JP2007266435A - Semiconductor device and semiconductor package - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and a semiconductor package which enable reduction in manufacturing costs. <P>SOLUTION: The semiconductor device 2 includes a board, and a plurality of element portions which are formed on the board and operate as horizontal power devices electrically insulated from each other. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、半導体装置および半導体パッケージに関し、より特定的には、電力配電関連用、自動車用などの高電圧、大電流が適用されるパワーデバイスと称される半導体装置および半導体パッケージに関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a semiconductor package, and more particularly to a semiconductor device and a semiconductor package called a power device to which a high voltage and a large current are applied, such as those for power distribution and automobiles.

従来、半導体デバイスの用途の1つとして、高耐圧、高電力用途のパワーデバイスが知られている。このようなパワーデバイスとして、現在は主にシリコン(Si)を用いたデバイスが用いられているが、さらにパワーデバイスの高性能化を図るために、いわゆるワイドバンドギャップ半導体(たとえば炭化珪素(SiC))を用いたデバイスが提案されている(たとえば、非特許文献1参照)。
河合 寿、「SiCデバイスへの期待 自動車エレクトロニクスの立場から」、FEDレビュー、財団法人 新機能素子研究開発協会、Vol.2 No.1 2002
Conventionally, a power device for high withstand voltage and high power is known as one of the uses of a semiconductor device. Currently, a device using silicon (Si) is mainly used as such a power device. In order to further improve the performance of the power device, a so-called wide band gap semiconductor (for example, silicon carbide (SiC)) is used. ) Has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).
Hisashi Kawai, “Expectations for SiC devices from the perspective of automotive electronics”, FED Review, New Functional Device Research and Development Association, Vol. 1 2002

従来のSiを用いたパワーデバイスでは、横型構造とすると高出力を得ることができなかった。そのため、Siを用いたパワーデバイスは縦型構造のものが主流となっている。   In a power device using conventional Si, a high output could not be obtained if a horizontal structure was used. For this reason, power devices using Si have a vertical structure.

しかし、縦型構造に比べて、横型構造では電流の流路に基板の抵抗成分があまり影響を及ぼさないため、低損失なデバイスを実現するという観点からすると横型構造を採用するメリットがある。また、縦型構造では、基板の下面に電極が配置される。そのため、基板の一方の表面にすべての電極が配置される横型構造のデバイスより縦型構造のデバイスの方が実装構造が複雑になる。このような複雑な実装構造は製造コストの増大につながるため、この点からも横型構造の採用にはメリットがある。   However, compared to the vertical structure, in the horizontal structure, the resistance component of the substrate does not affect the current flow path so much, so that there is an advantage of adopting the horizontal structure from the viewpoint of realizing a low-loss device. In the vertical structure, an electrode is disposed on the lower surface of the substrate. Therefore, the vertical structure device has a more complicated mounting structure than the horizontal structure device in which all the electrodes are arranged on one surface of the substrate. Since such a complicated mounting structure leads to an increase in manufacturing cost, there is an advantage in adopting the horizontal structure also in this respect.

ここで、上述したワイドバンドギャップ半導体を基板として用いた場合には、横型構造を採用してもパワーデバイスとして十分な出力を得られると期待されている。しかし、このようにワイドバンドギャップ半導体を基板として用いたパワーデバイスの構造として横型構造を採用した場合には、以下のような問題があった。   Here, when the above-described wide band gap semiconductor is used as a substrate, it is expected that a sufficient output as a power device can be obtained even if a lateral structure is adopted. However, when the horizontal structure is adopted as the structure of the power device using the wide band gap semiconductor as the substrate, there are the following problems.

すなわち、チップを外部回路と接続するために、ワイヤーボンド技術が広く利用されているが、当該ワイヤーボンド技術では、ワイヤとチップ表面の電極とが基本的に点で接続される。そして、そのようなワイヤと接続される電極(接続領域)に、電流を集めるための配線が必要になる。上述したパワーデバイスでは比較的大電流を制御する必要があるため、当該配線ではいわゆるエレクトロマイグレーションが問題になる。エレクトロマイグレーションの発生を防止するためには、配線に流れる電流密度を所定の値以下に保つために配線の断面積をある程度大きくする必要がある。ここで、配線の厚みは厚くして断面積を確保することには限界があるため、配線の幅を広くすることが多い。しかし、このように配線の幅を広くすると、結果的にチップサイズが大きくなるという問題がある。そして、基板の一方の表面にソースとドレインとを形成する横型構造では、上記のような配線幅の増大の影響(チップサイズが大きくなるという影響)はより顕著になる。   That is, in order to connect the chip to an external circuit, a wire bond technique is widely used. In the wire bond technique, the wire and the electrode on the chip surface are basically connected by a point. And the wiring for collecting an electric current is needed for the electrode (connection area | region) connected with such a wire. Since the power device described above needs to control a relatively large current, so-called electromigration is a problem in the wiring. In order to prevent the occurrence of electromigration, it is necessary to increase the cross-sectional area of the wiring to some extent in order to keep the current density flowing in the wiring below a predetermined value. Here, since there is a limit to securing the cross-sectional area by increasing the thickness of the wiring, the width of the wiring is often widened. However, when the wiring width is increased in this way, there is a problem that the chip size increases as a result. In the lateral structure in which the source and the drain are formed on one surface of the substrate, the influence of the increase in the wiring width as described above (the influence of increasing the chip size) becomes more remarkable.

また、上述のようにチップサイズが大きくなるほど、基板の欠陥や、プロセスに起因する欠陥の発生によって、チップの歩留りは指数関数的に悪化する。そして、上述したSiCなどのようなワイドバンドギャップ半導体については、基板製造技術やプロセス技術が未成熟であるため、従来のSiに比べて基板やプロセスに起因する欠陥の発生率は高くなっている。このような歩留りの低下はチップの製造コストの上昇につながる。   Further, as described above, as the chip size increases, the yield of chips deteriorates exponentially due to the occurrence of defects in the substrate and defects caused by the process. And, for wide band gap semiconductors such as SiC described above, since the substrate manufacturing technology and process technology are immature, the incidence of defects due to the substrate and process is higher than conventional Si. . Such a decrease in yield leads to an increase in chip manufacturing costs.

また、従来のSiを用いたパワーデバイスでは、上述のように横型構造を採用することが難しかったため、縦型構造が主流となっている。そして、当該縦型構造に適した実装構造は様々なものが提案されている。一方、横型構造に適した実装構造については、その特徴を生かした実装構造は提案されていなかった。   In addition, in the conventional power device using Si, it is difficult to adopt the horizontal structure as described above, and therefore the vertical structure is the mainstream. Various mounting structures suitable for the vertical structure have been proposed. On the other hand, as for the mounting structure suitable for the horizontal structure, a mounting structure utilizing the feature has not been proposed.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、製造コストの低減が可能な半導体装置および半導体パッケージを提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a semiconductor package capable of reducing manufacturing costs.

この発明に従った半導体装置は、半導体基板と、半導体基板上に形成され、互いに電気的に絶縁された横型パワーデバイスとして作用する複数の素子部分とを備える。   A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor substrate and a plurality of element portions that are formed on the semiconductor substrate and act as horizontal power devices that are electrically insulated from each other.

このようにすれば、大電流を複数の素子部分で分担して制御することができる。そのため、半導体基板上に1つの素子部分を形成し、その素子部分によって大電流を制御する場合のように、1つの配線や電極に大電流を流す必要が無いため、大電流によるエレクトロマイグレーションの発生を防止するために配線や電極の面積を大きくする必要が無い。したがって、トータルで見たときに配線や電極の面積を小さくできるので、半導体装置の小型化を図ることができる。この結果、半導体装置の占有面積の増大に伴う歩留りの低下を抑制できる。   In this way, a large current can be shared and controlled by a plurality of element portions. Therefore, there is no need to flow a large current through one wiring or electrode as in the case where a single element portion is formed on a semiconductor substrate and a large current is controlled by the element portion. In order to prevent this, it is not necessary to increase the area of the wiring or electrode. Accordingly, since the area of the wiring and the electrode can be reduced when viewed in total, the semiconductor device can be miniaturized. As a result, it is possible to suppress a decrease in yield due to an increase in the area occupied by the semiconductor device.

上記半導体装置において、素子部分には、半導体装置の外部と素子部分とを接続するための電極部が形成されていてもよい。   In the semiconductor device, an electrode portion for connecting the outside of the semiconductor device and the element portion may be formed in the element portion.

この場合、個々の素子部分に形成された電極部から直接外部と電流の入出力ができる。したがって、複数の素子部分が形成された半導体基板に1組の電極部を形成したときのように、エレクトロマイグレーションの発生を抑制しつつ当該1組の電極部へ大電流を流すために、電極部の面積を大きくするといった対応を行なう必要が無い。このため、確実に半導体装置の小型化を図ることができる。   In this case, current can be input / output directly from / to the outside from the electrode portions formed in the individual element portions. Therefore, in order to flow a large current to the set of electrode portions while suppressing the occurrence of electromigration as in the case where a set of electrode portions is formed on a semiconductor substrate on which a plurality of element portions are formed, the electrode portions There is no need to take measures such as increasing the area. For this reason, it is possible to reliably reduce the size of the semiconductor device.

上記半導体装置では、半導体基板はワイドバンドギャップ半導体により構成されていてもよい。   In the semiconductor device, the semiconductor substrate may be composed of a wide band gap semiconductor.

この場合、ワイドバンドギャップ半導体により構成された基板を用いれば、パワーデバイスの構造として横型構造を採用することにより、高出力かつ低損失なデバイスを実現できる。そして、このような横型のパワーデバイスでは半導体基板の一方の表面に電極が集中して配置されるため、上述のようにエレクトロマイグレーションの発生を抑制するために電極や配線の面積を大きくすることによって、装置の大型化が問題となっていた。そのため、本発明を適用することによって、半導体装置の小型化という効果が特に有効である。   In this case, if a substrate composed of a wide band gap semiconductor is used, a high output and low loss device can be realized by adopting a lateral structure as the structure of the power device. In such a horizontal power device, since the electrodes are concentrated on one surface of the semiconductor substrate, the area of the electrodes and wirings is increased in order to suppress the occurrence of electromigration as described above. The enlargement of the apparatus has been a problem. Therefore, the effect of downsizing the semiconductor device is particularly effective by applying the present invention.

この発明に従った半導体パッケージは、上記半導体装置と、半導体装置を搭載する放熱体と、外部端子と、複数の配線と、ベース部材とを備える。外部端子は、半導体装置の複数の素子部分と電気的に接続される。複数の配線は、外部端子と複数の素子部分とをそれぞれ電気的に接続する。ベース部材は、複数の配線の相対的な位置を固定する。   A semiconductor package according to the present invention includes the above semiconductor device, a heat dissipating body on which the semiconductor device is mounted, an external terminal, a plurality of wirings, and a base member. The external terminal is electrically connected to a plurality of element portions of the semiconductor device. The plurality of wirings electrically connect the external terminal and the plurality of element portions, respectively. The base member fixes the relative positions of the plurality of wires.

このようにすれば、本発明に従った半導体装置における個々の素子部分から複数の配線を介して確実に外部との電流の入出力を行なうことができる。また、半導体装置の素子部分は横型パワーデバイスとして作用するため、半導体基板の一方表面のみに電極が配置されている。したがって、当該電極が配置されていない側の半導体基板の表面を放熱体に接触させることにより、効果的に半導体装置の冷却を行なうことができる。また、素子部分と外部端子とを複数の配線によって外部端子毎に個別に接続するので、半導体基板上において各素子部分の出力を1つの電極部からまとめて行なわない本発明による半導体装置と外部との接続を確実に行なうことができる。   In this way, current can be input / output to / from the outside reliably from the individual element portions in the semiconductor device according to the present invention via the plurality of wirings. In addition, since the element portion of the semiconductor device functions as a horizontal power device, an electrode is disposed only on one surface of the semiconductor substrate. Therefore, the semiconductor device can be effectively cooled by bringing the surface of the semiconductor substrate on which the electrode is not disposed into contact with the heat radiator. In addition, since the element portion and the external terminal are individually connected for each external terminal by a plurality of wirings, the output of each element portion is not collectively performed from one electrode portion on the semiconductor substrate, and the external device Can be reliably connected.

上記半導体パッケージにおいて、ベース部材は、複数の配線が保持される可撓性のテープ状部材であってもよい。   In the semiconductor package, the base member may be a flexible tape-like member that holds a plurality of wirings.

この場合、テープ状部材に予め複数の配線が保持されているので、半導体基板上の素子部分と外部端子とを当該テープ状部材に保持された複数の配線によって接続する作業を容易に行なうことができる。   In this case, since a plurality of wirings are held in advance in the tape-like member, it is possible to easily perform an operation of connecting the element portion on the semiconductor substrate and the external terminal by the plurality of wirings held in the tape-like member. it can.

このように、本発明によれば、半導体装置の小型化を可能にすることによって、製造コストを低減することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the manufacturing cost by enabling the miniaturization of the semiconductor device.

以下図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

図1は、本発明に従った半導体装置を用いた半導体パッケージの平面模式図である。図2は、図1の線分II−IIにおける断面模式図である。図3は、図1に示した半導体パッケージに用いられる半導体装置の平面模式図である。図4は、図3の線分IV−IVにおける半導体装置の基本セル構造の断面模式図である。図5は、図3の線分V−Vにおける半導体装置の部分断面模式図である。図1〜図5を参照して、本発明に従った半導体装置および半導体パッケージを説明する。   FIG. 1 is a schematic plan view of a semiconductor package using a semiconductor device according to the present invention. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG. FIG. 3 is a schematic plan view of a semiconductor device used in the semiconductor package shown in FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the basic cell structure of the semiconductor device taken along line IV-IV in FIG. FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view of the semiconductor device taken along line VV in FIG. A semiconductor device and a semiconductor package according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図1〜図3を参照して、本発明に従った半導体パッケージ1は、本発明に従った4つの半導体装置2と、半導体装置2を搭載する放熱体としてのヒートシンク8と、外部端子5a〜5cと、複数の配線4とベース部材6とを含み、個々の半導体装置2からの信号の入出力や電源の供給に用いる接続配線部材3とを備える。ヒートシンク8の表面上には、その中央に複数の(図1では4つの)、横型パワーデバイスとして作用する素子部分を備える半導体装置2が所定の距離を隔てて並ぶように配置されている。なお、ヒートシンク8の表面に搭載される半導体装置2の数は、4つに限られることなく、1つでも、あるいは2つ、もしくは5つ以上の任意の数であってもよい。半導体装置2は、図3に示すように複数の(図3では4つの)素子部分11を備えている。半導体装置2では、後述するように複数の素子部分11が互いに絶縁層を介して配置されている。   1 to 3, a semiconductor package 1 according to the present invention includes four semiconductor devices 2 according to the present invention, a heat sink 8 as a heat radiating body on which the semiconductor device 2 is mounted, and external terminals 5 a to 5. 5c, a plurality of wirings 4 and a base member 6, and a connection wiring member 3 used for input / output of signals from each semiconductor device 2 and supply of power. On the surface of the heat sink 8, a plurality of (four in FIG. 1) semiconductor devices 2 each having an element portion acting as a horizontal power device are arranged at a predetermined distance from each other. Note that the number of semiconductor devices 2 mounted on the surface of the heat sink 8 is not limited to four, and may be one, two, or an arbitrary number of five or more. The semiconductor device 2 includes a plurality (four in FIG. 3) of element portions 11 as shown in FIG. In the semiconductor device 2, as will be described later, a plurality of element portions 11 are arranged with an insulating layer therebetween.

この半導体装置2を挟むように、ヒートシンク8の表面にはシート状の絶縁体7a、7bが形成されている。絶縁体7a、7bは、半導体装置2の並ぶ方向に沿った方向に延在するように形成されている。この絶縁体7a、7b上に外部端子5a〜5cが配置されている。具体的には、絶縁体7a上に2つの外部端子5a、5bが配置され、絶縁体7b上に外部端子5cが配置されている。なお、外部端子5a〜5cは絶縁体7a、7bの延在方向に沿った方向に延びるように形成されている。外部端子5a〜5cは、半導体装置2の複数の素子部分11と接続配線部材3を介して電気的に接続される。つまり、接続配線部材3の複数の配線4は、外部端子5a〜5cと複数の素子部分11の電極部12(図3参照)とをそれぞれ電気的に接続する。   Sheet-like insulators 7 a and 7 b are formed on the surface of the heat sink 8 so as to sandwich the semiconductor device 2. The insulators 7a and 7b are formed so as to extend in a direction along the direction in which the semiconductor devices 2 are arranged. External terminals 5a to 5c are arranged on the insulators 7a and 7b. Specifically, two external terminals 5a and 5b are disposed on the insulator 7a, and the external terminal 5c is disposed on the insulator 7b. The external terminals 5a to 5c are formed to extend in a direction along the extending direction of the insulators 7a and 7b. The external terminals 5 a to 5 c are electrically connected to the plurality of element portions 11 of the semiconductor device 2 through the connection wiring member 3. That is, the plurality of wires 4 of the connection wiring member 3 electrically connect the external terminals 5a to 5c and the electrode portions 12 (see FIG. 3) of the plurality of element portions 11 respectively.

ここで、接続配線部材3は、シート状の可撓性部材からなるベース部材6と、このベース部材6上に形成されている複数の配線4とからなる。ベース部材6は、複数の配線4の相対的な位置を固定する。つまり、帯状のベース部材6の表面に複数の配線4が固定されている。接続配線部材3として、たとえばFPC(Flexible Printed Circuit Board)を用いてもよい。   Here, the connection wiring member 3 includes a base member 6 made of a sheet-like flexible member and a plurality of wirings 4 formed on the base member 6. The base member 6 fixes the relative positions of the plurality of wirings 4. That is, a plurality of wirings 4 are fixed to the surface of the strip-shaped base member 6. For example, an FPC (Flexible Printed Circuit Board) may be used as the connection wiring member 3.

このようにすれば、本発明に従った半導体装置2における個々の素子部分11から複数の配線4を介して確実に外部との電流や信号の入出力を行なうことができる。また、半導体装置2の素子部分11は横型パワーデバイスとして作用するため、半導体装置2を構成する半導体基板の一方表面のみに電極部12が配置されている。したがって、当該電極部12が配置されていない側の半導体基板の表面(半導体装置2の裏面)を放熱体としてのヒートシンク8に接触させることにより、効果的に半導体装置2の冷却を行なうことができる。また、素子部分11と外部端子5a〜5cとを複数の配線4によって外部端子5a、5c毎に個別に接続できるので、半導体装置2上において各素子部分11の出力を1つの電極部からまとめて行なわない本発明による半導体装置2と、半導体パッケージ1の外部との電気的接続を確実に行なうことができる。   In this way, it is possible to reliably input / output current and signals to / from the outside through the plurality of wirings 4 from the individual element portions 11 in the semiconductor device 2 according to the present invention. Further, since the element portion 11 of the semiconductor device 2 functions as a horizontal power device, the electrode portion 12 is disposed only on one surface of the semiconductor substrate constituting the semiconductor device 2. Therefore, the semiconductor device 2 can be effectively cooled by bringing the surface of the semiconductor substrate (the back surface of the semiconductor device 2) on the side where the electrode portion 12 is not placed into contact with the heat sink 8 as a heat radiator. . In addition, since the element portion 11 and the external terminals 5a to 5c can be individually connected to the external terminals 5a and 5c by the plurality of wirings 4, the output of each element portion 11 is collected from one electrode portion on the semiconductor device 2. Electrical connection between the semiconductor device 2 according to the present invention which is not performed and the outside of the semiconductor package 1 can be reliably performed.

上記半導体パッケージ1において、ベース部材6は、上述のように複数の配線4が保持される可撓性のテープ状部材であってもよい。ベース部材6を構成する材料としては、可撓性があり、かつ配線4を保持できる材料であれば、任意の材料を用いることができる。   In the semiconductor package 1, the base member 6 may be a flexible tape-like member that holds the plurality of wirings 4 as described above. As a material constituting the base member 6, any material can be used as long as it is flexible and can hold the wiring 4.

この場合、可撓性のあるテープ状部材であるベース部材6に予め複数の配線4が相対的な位置を決められた状態で保持されるので、あらかじめ半導体装置2の素子部分11での電極部12の配置に対応するように、複数の配線4の位置をベース部材6上で決定しておくことができる。そのため、半導体装置2の素子部分11と外部端子5a〜5cとを当該複数の配線4によって接続する作業を容易に行なうことができる。なお、図1では個々の半導体装置2に対応するように接続配線部材3が配置されているが、半導体装置2の位置決めが予め正確にされていれば、複数(たとえば2つ、あるいは3つ)の半導体装置2に対して1つの接続配線部材3を用いてもよい。このようにすれば、半導体パッケージ1の製造工程数をより少なくすることができる。   In this case, since the plurality of wirings 4 are held in a state where the relative positions are determined in advance on the base member 6 which is a flexible tape-like member, the electrode portion in the element portion 11 of the semiconductor device 2 is previously stored. The positions of the plurality of wirings 4 can be determined on the base member 6 so as to correspond to the arrangement of 12. Therefore, the operation of connecting the element portion 11 of the semiconductor device 2 and the external terminals 5a to 5c by the plurality of wirings 4 can be easily performed. In FIG. 1, the connection wiring members 3 are arranged so as to correspond to the individual semiconductor devices 2. However, if the positioning of the semiconductor device 2 is made accurate in advance, a plurality (for example, two or three) is provided. One connection wiring member 3 may be used for the semiconductor device 2. In this way, the number of manufacturing steps of the semiconductor package 1 can be further reduced.

次に、図3〜図5を参照して、本発明による半導体装置2の構成を説明する。図4に示すように、ワイドバンドギャップ半導体を用いた半導体装置2の基本セルでは、SiCからなる基板13の表面上に、厚さT1のp層14が形成されている。p層14は、導電型がp型のSiCからなり、エピタキシャル成長により形成される。このp層14上にn層15が形成されている。n層15は導電型がn型のSiCからり、エピタキシャル成長により形成されている。n層15上にはp層16が形成されている。p層16は、導電型がp型のSiCからなり、エピタキシャル成長により形成される。 Next, the configuration of the semiconductor device 2 according to the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 4, in the basic cell of the semiconductor device 2 using the wide band gap semiconductor, the p layer 14 having a thickness T1 is formed on the surface of the substrate 13 made of SiC. The p layer 14 is made of SiC having a conductivity type of p type, and is formed by epitaxial growth. An n layer 15 is formed on the p layer 14. The n layer 15 is made of SiC of n type conductivity and is formed by epitaxial growth. A p layer 16 is formed on the n layer 15. The p layer 16 is made of SiC having a conductivity type of p type, and is formed by epitaxial growth.

図4に示す基本セル構造では、当該基本セル構造の両端部に凹部40が形成されている。凹部40はp層16の上部表面からn層15にまで到達するように形成されている。そして、当該凹部40に挟まれた領域において、凹部40に隣接する部分には、互いに間隔を隔てて導電型がn型の導電性不純物が拡散された領域であるn層19、21が形成されている。n層19、21は、p層16の上部表面からn層15にまで到達するように形成されている。n層19、21の間には、導電型がp型の導電性不純物が拡散された領域であるp層20がp層16の上部表面からn層15にまで到達するように形成されている。また、一方の凹部40(図4では右側の凹部40)の底部には、n層15から(つまり凹部40の底部から)p層14にまで到達するように、導電型がp型の導電性不純物が拡散された領域であるp層18が形成されている。 In the basic cell structure shown in FIG. 4, recesses 40 are formed at both ends of the basic cell structure. The recess 40 is formed so as to reach the n layer 15 from the upper surface of the p layer 16. In the region sandwiched between the recesses 40, n + layers 19 and 21, which are regions where conductive impurities of n-type conductivity are diffused at intervals, are formed in portions adjacent to the recesses 40. Has been. The n + layers 19 and 21 are formed so as to reach the n layer 15 from the upper surface of the p layer 16. Between the n + layers 19 and 21, a p + layer 20, which is a region in which a p-type conductive impurity is diffused, is formed so as to reach the n layer 15 from the upper surface of the p layer 16. ing. In addition, the conductivity of the p-type conductivity is set so that the bottom of one recess 40 (right recess 40 in FIG. 4) reaches the p - layer 14 from the n layer 15 (that is, from the bottom of the recess 40). A p + layer 18, which is a region in which a conductive impurity is diffused, is formed.

上述した凹部40の内周からp層16の上部表面を覆うように、絶縁膜としての酸化膜17が形成されている。酸化膜17において、p層18、20およびn層19、21の上に位置する部分にはそれぞれ開口部22が形成されている。当該開口部22を充填するように、導電体膜であるニッケル層25(Ni層25)が形成されている。p層18およびn層19上には、Ni層25を介してソース電極26が形成されている。ソース電極26は、p層18およびn層19とNi層25を介して電気的に接続される。p層20上には、Ni層25を介してゲート電極27が形成されている。ゲート電極27は、p層20ととNi層25を介して電気的に接続される。n層21上には、Ni層25を介してドレイン電極28が形成されている。ドレイン電極28は、n層21とNi層25を介して電気的に接続される。このようにして、横型のパワーデバイスとして作用するResurf(REduced SURface Field) SiC−JFETの基本セルが構成される。 An oxide film 17 as an insulating film is formed so as to cover the upper surface of p layer 16 from the inner periphery of recess 40 described above. In the oxide film 17, openings 22 are formed in portions located on the p + layers 18 and 20 and the n + layers 19 and 21, respectively. A nickel layer 25 (Ni layer 25) which is a conductor film is formed so as to fill the opening 22. A source electrode 26 is formed on the p + layer 18 and the n + layer 19 with a Ni layer 25 interposed. Source electrode 26 is electrically connected to p + layer 18 and n + layer 19 through Ni layer 25. A gate electrode 27 is formed on the p + layer 20 via the Ni layer 25. The gate electrode 27 is electrically connected to the p + layer 20 and the Ni layer 25. A drain electrode 28 is formed on the n + layer 21 with a Ni layer 25 interposed therebetween. The drain electrode 28 is electrically connected through the n + layer 21 and the Ni layer 25. In this manner, a basic cell of a Resurf (REduced SURface Field) SiC-JFET that functions as a horizontal power device is configured.

層19とp層20との間の水平方向(基板13の表面に沿った方向)での距離L3は3μm以上8μm以下、たとえば5μmとすることができる。また、p層20の幅L2は3μm以上8μm以下、たとえば5μmとすることができる。また、p層20とn層21との間の水平方向での距離L1は5μm以上15μm以下、たとえば9μmとすることができる。また、p層14の厚みT1は7μm以上14μm以下、たとえば10μmとすることができる。また、n層15の厚みT2は0.2μm以上0.6μm以下、たとえば0.4μmとすることができる。また、p層16の厚みT3は、0.1μm以上0.4μm以下、たとえば0.2μmとすることができる。また、p層20の底面とp層14の上部表面との間の距離T4(つまりp層20下でのn層15の厚みT4)は0.1μm以上0.3μm以下、たとえば0.2μmとすることができる。また、図3に示した半導体装置2は、図示したように矩形状の平面形状を有している。その平面形状は図3のような長方形状であっても、あるいは正方形状であってもよい。半導体装置2の平面形状が正方形状である場合、そのサイズはたとえば2mm×2mmというサイズでもよい。また、この場合、素子部分11の平面形状のサイズはたとえば2mm×0.5mmとしてもよい。 The distance L3 in the horizontal direction (direction along the surface of the substrate 13) between the n + layer 19 and the p + layer 20 can be 3 μm or more and 8 μm or less, for example, 5 μm. Further, the width L2 of the p + layer 20 can be 3 μm or more and 8 μm or less, for example, 5 μm. Further, the horizontal distance L1 between the p + layer 20 and the n + layer 21 can be set to 5 μm or more and 15 μm or less, for example, 9 μm. Further, the thickness T1 of the p layer 14 may be 7 μm or more and 14 μm or less, for example, 10 μm. Further, the thickness T2 of the n layer 15 may be 0.2 μm or more and 0.6 μm or less, for example, 0.4 μm. Moreover, the thickness T3 of the p layer 16 can be 0.1 μm or more and 0.4 μm or less, for example, 0.2 μm. Further, the distance T4 between the bottom surface of the p + layer 20 and the upper surface of the p layer 14 (that is, the thickness T4 of the n layer 15 under the p + layer 20) is 0.1 μm or more and 0.3 μm or less, for example, 0 .2 μm. The semiconductor device 2 shown in FIG. 3 has a rectangular planar shape as shown. The planar shape may be a rectangular shape as shown in FIG. 3 or a square shape. When the planar shape of the semiconductor device 2 is a square shape, the size may be, for example, 2 mm × 2 mm. In this case, the size of the planar shape of the element portion 11 may be, for example, 2 mm × 0.5 mm.

また、基板13としては、導電型がn型の基板を用いることができる。この場合、基板13でのn型の導電性不純物の濃度は5E18/cm以上5E19/cm以下、たとえば1E19/cmとすることができる。また、p層14のp型導電性不純物の濃度は5E15/cm以上5E16/cm以下、たとえば1E16/cmとすることができる。また、n層15のn型導電性不純物の濃度は5E16/cm以上5E17/cm以下、たとえば1E17/cmとすることができる。また、n層19、21のn型導電性不純物の濃度は5E18/cm以上5E19/cm以下、たとえば1E19/cmとすることができる。また、p層18、20のp型導電性不純物の濃度は5E18/cm以上5E19/cm以下、たとえば1E19/cmとすることができる。また、p層16のp型導電性不純物の濃度は5E16/cm以上5E17/cm以下、たとえば2E17/cmとすることができる。 Further, as the substrate 13, a substrate having an n-type conductivity can be used. In this case, the concentration of the n-type conductive impurity in the substrate 13 can be 5E18 / cm 3 or more and 5E19 / cm 3 or less, for example, 1E19 / cm 3 . The concentration of the p-type conductive impurity in the p layer 14 can be 5E15 / cm 3 or more and 5E16 / cm 3 or less, for example, 1E16 / cm 3 . In addition, the concentration of the n-type conductive impurity in the n layer 15 can be 5E16 / cm 3 or more and 5E17 / cm 3 or less, for example, 1E17 / cm 3 . In addition, the concentration of the n-type conductive impurities in the n + layers 19 and 21 can be 5E18 / cm 3 or more and 5E19 / cm 3 or less, for example, 1E19 / cm 3 . The concentration of the p-type conductive impurities in the p + layers 18 and 20 can be 5E18 / cm 3 or more and 5E19 / cm 3 or less, for example, 1E19 / cm 3 . The concentration of the p-type conductive impurity in the p layer 16 can be 5E16 / cm 3 or more and 5E17 / cm 3 or less, for example, 2E17 / cm 3 .

次に、図5を参照して、図3における2つの素子部分11にまたがった線分V−Vにおける半導体装置2の断面構造を説明する。図5は、基本セルが集合したブロックとなっている素子部分11の間の分離構造をも示している。   Next, with reference to FIG. 5, a cross-sectional structure of the semiconductor device 2 taken along a line segment V-V across the two element portions 11 in FIG. 3 will be described. FIG. 5 also shows a separation structure between the element portions 11 which are blocks in which basic cells are gathered.

図5では、凹部41により分離された、隣接する2つの素子部分11が示されている。図5に示すように、半導体装置2では、上述のようにSiCからなる基板13の表面上にp層14が形成されている。このp層14上にn層15が形成されている。n層15上にはp層16が形成されている。p層16の上部表面からn層15にまで到達する凹部41が、間隔を隔てて配置されている。この凹部41により挟まれた領域が素子部分11となる。つまり、隣接する素子部分11は凹部41により区画されている。 In FIG. 5, two adjacent element portions 11 separated by the recess 41 are shown. As shown in FIG. 5, in the semiconductor device 2, the p layer 14 is formed on the surface of the substrate 13 made of SiC as described above. An n layer 15 is formed on the p layer 14. A p layer 16 is formed on the n layer 15. Concave portions 41 that reach the n layer 15 from the upper surface of the p layer 16 are arranged at an interval. A region sandwiched by the recesses 41 is the element portion 11. That is, the adjacent element portions 11 are partitioned by the concave portions 41.

隣接する素子部分11は互いに同様の構造を備えているので、以下では一方の素子部分11についてその構造を説明する。凹部41に挟まれた部分には、一方の凹部41側からp層18、n層19、p層20、n層21、p層31が互いに間隔を隔てて形成されている。また、p層18に隣接する凹部41の底部には、n層15からp層14に到達するp層18が形成されている。また、p層31に隣接する凹部41の底部には、n層15からp層14に到達するp層32が形成されている。 Since the adjacent element portions 11 have the same structure, the structure of one element portion 11 will be described below. The p + layer 18, the n + layer 19, the p + layer 20, the n + layer 21, and the p + layer 31 are formed at a distance from each other in the portion sandwiched between the recesses 41. . A p + layer 18 that reaches the p layer 14 from the n layer 15 is formed at the bottom of the recess 41 adjacent to the p + layer 18. Further, a p + layer 32 that reaches the p layer 14 from the n layer 15 is formed at the bottom of the recess 41 adjacent to the p + layer 31.

凹部41の内周面からp層16の上部表面を覆うように酸化膜17が形成されている。酸化膜17において、p層18、n層19、p層20、n層21、p層31上に位置する領域には開口部22が形成されている。開口部22はNi層25により充填されている。p層18およびn層19上には、Ni層25を介してp層18およびn層19と電気的に接続されたソース電極26が形成されている。図5からわかるように、ソース電極26はn層19上の領域(p層16の上部表面上の領域)から、凹部41の底部にまで延在するように形成されている。p層20上には、Ni層25を介してp層20と電気的に接続されたゲート電極27が形成されている。n層21およびp層31上には、Ni層25を介してn層21およびp層31と電気的に接続されたドレイン電極28が形成されている。 An oxide film 17 is formed so as to cover the upper surface of p layer 16 from the inner peripheral surface of recess 41. In the oxide film 17, an opening 22 is formed in a region located on the p + layer 18, the n + layer 19, the p + layer 20, the n + layer 21, and the p + layer 31. The opening 22 is filled with the Ni layer 25. On the p + layer 18 and n + layer 19, the p + layer 18 and n + layer 19 electrically connected to the source electrode 26 was through the Ni layer 25 is formed. As can be seen from FIG. 5, the source electrode 26 is formed so as to extend from the region on the n + layer 19 (the region on the upper surface of the p layer 16) to the bottom of the recess 41. p + a layer 20 on the, p + layer 20 and electrically connected to the gate electrode 27 through the Ni layer 25 is formed. On the n + layer 21 and the p + layer 31, a drain electrode 28 electrically connected to the n + layer 21 and the p + layer 31 through the Ni layer 25 is formed.

上述した半導体装置2の特徴的な構成を要約すれば、半導体装置2は、半導体基板としての基板13と、基板13上に形成され、互いに電気的に絶縁された横型パワーデバイスとして作用する複数の素子部分11とを備える。このようにすれば、大電流を複数の素子部分11で分担して制御することができる。そのため、基板13上に1つの素子部分を形成し、その素子部分によって大電流を制御する場合のように、当該1つの素子部分における1つの配線部分や電極部に大電流を流す必要が無い。そのため、当該配線部分での大電流によるエレクトロマイグレーションの発生を防止するために、配線部分や電極部の面積を大きくする必要が無い。したがって、トータルで見たときに配線や電極の面積を小さくできる。このため、半導体装置2の小型化を図ることができる。この結果、半導体装置2の占有面積の増大に伴う歩留りの低下を抑制できる。   To summarize the characteristic configuration of the semiconductor device 2 described above, the semiconductor device 2 includes a substrate 13 as a semiconductor substrate and a plurality of lateral power devices that are formed on the substrate 13 and electrically insulated from each other. And an element portion 11. In this way, a large current can be shared and controlled by the plurality of element portions 11. Therefore, unlike the case where one element portion is formed on the substrate 13 and a large current is controlled by the element portion, there is no need to flow a large current through one wiring portion or electrode portion in the one element portion. Therefore, it is not necessary to increase the area of the wiring part or the electrode part in order to prevent the occurrence of electromigration due to a large current in the wiring part. Therefore, the area of wiring and electrodes can be reduced when viewed in total. For this reason, size reduction of the semiconductor device 2 can be achieved. As a result, it is possible to suppress a decrease in yield due to an increase in the occupation area of the semiconductor device 2.

上記半導体装置2において、素子部分11には、半導体装置2の外部と素子部分11とを接続するための電極部12が形成されていてもよい。この場合、個々の素子部分11に形成された電極部12から、接続配線部材3を介して直接外部と電流の入出力ができる。したがって、複数の素子部分11が形成された基板13に1組の電極部を形成したときのように、エレクトロマイグレーションの発生を抑制しつつ当該1組の電極部へ大電流を流すために、電極部の面積を大きくするといった対応を行なう必要が無い。このため、確実に半導体装置2の小型化を図ることができる。   In the semiconductor device 2, an electrode portion 12 for connecting the outside of the semiconductor device 2 and the element portion 11 may be formed in the element portion 11. In this case, current can be directly input / output from / to the outside via the connection wiring member 3 from the electrode portion 12 formed in each element portion 11. Therefore, in order to flow a large current to the set of electrode portions while suppressing the occurrence of electromigration as in the case where the set of electrode portions is formed on the substrate 13 on which the plurality of element portions 11 are formed, the electrodes There is no need to take measures such as increasing the area of the part. For this reason, the semiconductor device 2 can be reliably reduced in size.

上記半導体装置2では、基板13はSiCなどのワイドバンドギャップ半導体により構成されていてもよい。この場合、ワイドバンドギャップ半導体により構成された基板13を用いれば、パワーデバイスの構造として横型構造を採用することにより、高出力かつ低損失なデバイスを実現できる。   In the semiconductor device 2, the substrate 13 may be formed of a wide band gap semiconductor such as SiC. In this case, if the substrate 13 made of a wide band gap semiconductor is used, a high output and low loss device can be realized by adopting a lateral structure as the structure of the power device.

次に、図3〜図5に示した半導体装置2の製造方法を説明する。図6〜図11は、図3〜図5に示した半導体装置2の製造方法を説明するための模式図である。なお、図6〜図11では、半導体装置2を構成する素子部分11の基本セルの断面を示している。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device 2 shown in FIGS. 3 to 5 will be described. 6 to 11 are schematic views for explaining a method of manufacturing the semiconductor device 2 shown in FIGS. 6 to 11 show a cross section of a basic cell of the element portion 11 constituting the semiconductor device 2.

まず、図6に示すように、SiCからなる基板13を準備する工程を実施する。基板13上に、p層14、n層15、p層16を順番にエピタキシャル成長法を用いて形成する。 First, as shown in FIG. 6, a step of preparing a substrate 13 made of SiC is performed. A p layer 14, an n layer 15, and a p layer 16 are sequentially formed on the substrate 13 using an epitaxial growth method.

次に、p層16上にフォトリソグラフィ法を用いてレジストパターンを形成する。当該レジストパターンでは、凹部40(図4参照)となるべき部分に開口部が形成されている。このレジストパターンをマスクとして用いて、反応性イオンエッチング(RIE)によりp層16およびn層15の一部を除去する。RIEでは、エッチングガスとしてたとえばSF系ガスを用いることができる。この結果、凹部40(図7参照)が形成される。その後、レジストパターンを除去する。この結果、図7に示すような構造を得る。なお、この溝となる凹部40を形成するときに、隣接する素子部分11を互いに分離する素子分離溝(図5の凹部41)も同時に形成する。 Next, a resist pattern is formed on the p layer 16 using a photolithography method. In the resist pattern, an opening is formed in a portion to be the recess 40 (see FIG. 4). Using this resist pattern as a mask, part of p layer 16 and n layer 15 is removed by reactive ion etching (RIE). In RIE, for example, SF 6 -based gas can be used as an etching gas. As a result, a recess 40 (see FIG. 7) is formed. Thereafter, the resist pattern is removed. As a result, a structure as shown in FIG. 7 is obtained. Note that when forming the recess 40 serving as the groove, an element isolation groove (the recess 41 in FIG. 5) that separates the adjacent element portions 11 from each other is also formed at the same time.

次に、エピタキシャル成長法により形成されたp層14、n層15、p層16が形成された基板13を所定の温度に加熱した状態で、導電型がn型およびp型の導電性不純物をp層14、n層15、p層16の所定の領域に注入することにより、図8に示すようにp層18、20およびn層19、21を形成する。基板13の加熱温度は、たとえば500℃とすることができる。 Next, in a state where the substrate 13 on which the p layer 14, the n layer 15, and the p layer 16 formed by the epitaxial growth method are heated to a predetermined temperature, the conductive impurities of n type and p type are removed. By injecting into predetermined regions of the p layer 14, the n layer 15 and the p layer 16, p + layers 18 and 20 and n + layers 19 and 21 are formed as shown in FIG. The heating temperature of the substrate 13 can be set to 500 ° C., for example.

次に、図9に示すように、上述した導電性不純物の注入工程によりp層14、n層15、p層16などのエピタキシャル成長層において発生した結晶の損傷部分を回復するため、基板13をアニールする工程を実施する。このアニール工程では、たとえば基板13の加熱温度を1800℃、加熱時間を30分とすることができる。 Next, as shown in FIG. 9, in order to recover the damaged portion of the crystal generated in the epitaxial growth layers such as the p layer 14, the n layer 15, and the p layer 16 by the conductive impurity implantation step described above, An annealing step is performed. In this annealing step, for example, the heating temperature of the substrate 13 can be 1800 ° C. and the heating time can be 30 minutes.

次に、図10に示すように、エピタキシャル成長層の表面を覆うように酸化膜17を形成する工程を実施する。酸化膜17は、任意の方法で形成できるが、たとえば熱酸化によって形成してもよい。熱酸化の条件としては、たとえば基板13の加熱温度を1200℃とし、雰囲気ガスとして乾燥酸素を用いてもよい。酸化膜17の厚みは、たとえば0.1μmとすることができる。   Next, as shown in FIG. 10, a step of forming an oxide film 17 so as to cover the surface of the epitaxial growth layer is performed. The oxide film 17 can be formed by any method, but may be formed by thermal oxidation, for example. As thermal oxidation conditions, for example, the heating temperature of the substrate 13 may be 1200 ° C., and dry oxygen may be used as the atmospheric gas. The thickness of the oxide film 17 can be 0.1 μm, for example.

次に、酸化膜17上にフォトリソグラフィ法によりレジストパターンを形成する。このレジストパターン(パターンを有するレジスト膜)をマスクとして酸化膜17を部分的に除去することにより、酸化膜17に開口部22(図11参照)を形成する。その後、レジストパターンを除去する。そして、この開口部22を導電体膜としてのNi層25により充填する。Ni層25は任意の方法により形成することができるが、たとえば蒸着法により形成することが好ましい。また、たとえば開口部22の内部のみにNi層25を形成する方法としては、たとえば以下のような方法を用いてもよい。すなわち、上述したレジストパターンを酸化膜17上から除去する前に、全面にNi層を蒸着する。その後レジストパターン上に形成されたNi層(つまり、開口部22の内部以外の位置に形成されたNi層)を、レジストパターンを除去することにより当該レジストパターンとともに除去する、あるいは、レジストパターンを除去した後、開口部22の内部から酸化膜17の上部表面上までを覆うようにNi層を蒸着した後、開口部22上を覆うようなレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとして用いて酸化膜17上のNi層を除去する、といった方法を用いてもよい。   Next, a resist pattern is formed on the oxide film 17 by photolithography. Using this resist pattern (resist film having a pattern) as a mask, the oxide film 17 is partially removed to form an opening 22 (see FIG. 11) in the oxide film 17. Thereafter, the resist pattern is removed. The opening 22 is filled with a Ni layer 25 as a conductor film. The Ni layer 25 can be formed by any method, but is preferably formed, for example, by vapor deposition. For example, as a method of forming the Ni layer 25 only inside the opening 22, for example, the following method may be used. That is, a Ni layer is deposited on the entire surface before removing the resist pattern described above from the oxide film 17. Thereafter, the Ni layer formed on the resist pattern (that is, the Ni layer formed at a position other than the inside of the opening 22) is removed together with the resist pattern by removing the resist pattern, or the resist pattern is removed. Then, after depositing a Ni layer so as to cover from the inside of the opening 22 to the upper surface of the oxide film 17, a resist pattern is formed so as to cover the opening 22, and the resist pattern is used as a mask. A method of removing the Ni layer on the oxide film 17 may be used.

次に、図11に示すように、Ni層25上にアルミニウム(Al)からなるソース電極26、ゲート電極27、およびドレイン電極28を形成する。これらの電極の形成方法としては、たとえば以下のような方法を用いてもよい。まず、Ni層25および酸化膜17上を覆うようにAlを蒸着することによりAl層を形成する。その後、当該Al層上にフォトリソグラフィ法によりレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして、エッチングによりAl層を部分的に除去する。そして、レジストパターンを除去する。このようにして、図11に示すように半導体装置2を形成する。   Next, as shown in FIG. 11, a source electrode 26, a gate electrode 27, and a drain electrode 28 made of aluminum (Al) are formed on the Ni layer 25. As a method for forming these electrodes, for example, the following method may be used. First, an Al layer is formed by depositing Al so as to cover the Ni layer 25 and the oxide film 17. Thereafter, a resist pattern is formed on the Al layer by photolithography. Using this resist pattern as a mask, the Al layer is partially removed by etching. Then, the resist pattern is removed. In this way, the semiconductor device 2 is formed as shown in FIG.

上述のようにして形成された半導体装置2を用いて、図1および図2に示した半導体パッケージを形成することができる。具体的には、まず図1および図2に示したヒートシンク8を準備する。当該ヒートシンク8の表面には、あらかじめ絶縁体7a、7bおよび外部端子5a〜5cを形成しておく。そして、外部端子5a、5bと外部端子5cとの間のヒートシンク8の表面に、複数の半導体装置2を固定する。ヒートシンク8の表面に対して半導体装置2を固定する方法としては、ヒートシンク8に半導体装置2の熱を伝えることができれば任意の固定方法を採用できる。たとえば、耐熱性の樹脂や任意の材料などにより構成された接着層を半導体装置2とヒートシンク8の表面との間に介在させることにより、半導体装置2をヒートシンク8の表面に固定してもよい。このようにヒートシンク8に直接半導体装置2を固定するので、従来の方法より半導体装置2からの熱を効率的にヒートシンク8へ伝えることができる。つまり、放熱性に優れた半導体パッケージ1を実現できる。   Using the semiconductor device 2 formed as described above, the semiconductor package shown in FIGS. 1 and 2 can be formed. Specifically, first, the heat sink 8 shown in FIGS. 1 and 2 is prepared. Insulators 7 a and 7 b and external terminals 5 a to 5 c are formed in advance on the surface of the heat sink 8. Then, the plurality of semiconductor devices 2 are fixed to the surface of the heat sink 8 between the external terminals 5a and 5b and the external terminal 5c. As a method of fixing the semiconductor device 2 to the surface of the heat sink 8, any fixing method can be adopted as long as the heat of the semiconductor device 2 can be transmitted to the heat sink 8. For example, the semiconductor device 2 may be fixed to the surface of the heat sink 8 by interposing an adhesive layer made of a heat resistant resin or an arbitrary material between the semiconductor device 2 and the surface of the heat sink 8. Since the semiconductor device 2 is directly fixed to the heat sink 8 in this way, heat from the semiconductor device 2 can be efficiently transmitted to the heat sink 8 by a conventional method. That is, the semiconductor package 1 excellent in heat dissipation can be realized.

また、半導体装置2の複数の素子部分11における電極部12(図3参照)上には、予めはんだバンプ9(図2参照)を形成しておく。はんだバンプ9を構成する材料としては、導電性の材料であれば任意の材料を用いてもよいが、鉛(Pb)フリーはんだを用いることが好ましい。そして、外部端子5a、5b上から半導体装置2上を介して外部端子5c上にまで延在するように、接続配線部材3を配置する。この状態で、たとえば接続配線部材3の配線4とはんだバンプ9との接触部、および当該配線4と外部端子5a〜5cとの接続部を局所的に加熱することにより、当該配線4とはんだバンプ9、および配線4と外部端子5a〜5cをそれぞれ電気的に接続する。このようにして、図1および図2に示した半導体パッケージ1を得ることができる。このように、複数の配線4が形成された接続配線部材3を用いることで、従来のようにワイヤーボンディング法を用いて半導体装置2と外部端子5a〜5cとを接続する場合よりタクトタイムを短縮できる。つまり、半導体パッケージの製造効率を向上させることができる。   In addition, solder bumps 9 (see FIG. 2) are formed in advance on the electrode portions 12 (see FIG. 3) in the plurality of element portions 11 of the semiconductor device 2. Any material may be used as the material constituting the solder bump 9 as long as it is a conductive material, but it is preferable to use lead (Pb) -free solder. Then, the connection wiring member 3 is arranged so as to extend from the external terminals 5a and 5b to the external terminal 5c through the semiconductor device 2. In this state, for example, by locally heating the contact portion between the wiring 4 and the solder bump 9 of the connection wiring member 3 and the connection portion between the wiring 4 and the external terminals 5a to 5c, the wiring 4 and the solder bump 9 and the wiring 4 and the external terminals 5a to 5c are electrically connected to each other. In this way, the semiconductor package 1 shown in FIGS. 1 and 2 can be obtained. In this way, by using the connection wiring member 3 in which the plurality of wirings 4 are formed, the tact time is shortened compared to the case where the semiconductor device 2 and the external terminals 5a to 5c are connected using the wire bonding method as in the prior art. it can. That is, the manufacturing efficiency of the semiconductor package can be improved.

図12は、図1および図2に示した半導体パッケージの変形例を示す断面模式図である。図12を参照して、本発明による半導体パッケージの変形例を説明する。   12 is a schematic cross-sectional view showing a modification of the semiconductor package shown in FIGS. A modification of the semiconductor package according to the present invention will be described with reference to FIG.

図12に示した半導体パッケージ1は、基本的には図1および図2に示した半導体パッケージ1と同様の構成を備えるが、ヒートシンク8の形状および可撓性を有する接続配線部材3(図2参照)に変えて配線が形成された基板42を用いている点が異なる。具体的には、ヒートシンク8の表面には半導体装置2を内部に配置するための凹部43が形成されている。この凹部43の底部に半導体装置2は固定されている。そして、この凹部43を塞ぐように、基板42がヒートシンク8に固定されている。この基板42には、図示しない配線と、当該配線と接続された外部端子とが形成されている。そして、基板42の表面に形成された配線は、半導体装置2の表面に形成された電極部12(図3参照)とはんだバンプ9を介して電気的に接続されている。なお、基板42としては、PCB(Printed Circuit Board)や表面に配線が形成されたセラミックス製(たとえば窒化アルミ(AlN)や窒化珪素(SiN)など)の基板などを用いることができる。このような構成としても、図1および図2に示した半導体パッケージ1と同様の効果を得ることができる。   The semiconductor package 1 shown in FIG. 12 basically has the same configuration as that of the semiconductor package 1 shown in FIGS. 1 and 2, but the connection wiring member 3 having the shape and flexibility of the heat sink 8 (FIG. 2). The difference is that a substrate 42 on which wiring is formed is used instead of (see). Specifically, a recess 43 for disposing the semiconductor device 2 therein is formed on the surface of the heat sink 8. The semiconductor device 2 is fixed to the bottom of the recess 43. And the board | substrate 42 is being fixed to the heat sink 8 so that this recessed part 43 may be plugged up. On the substrate 42, wiring (not shown) and external terminals connected to the wiring are formed. The wiring formed on the surface of the substrate 42 is electrically connected to the electrode portion 12 (see FIG. 3) formed on the surface of the semiconductor device 2 via the solder bumps 9. As the substrate 42, a PCB (Printed Circuit Board), a ceramic substrate (for example, aluminum nitride (AlN), silicon nitride (SiN), etc.) with wiring formed on the surface, or the like can be used. Even with such a configuration, the same effects as those of the semiconductor package 1 shown in FIGS. 1 and 2 can be obtained.

図12に示した半導体パッケージは、たとえば以下のような工程により製造できる。まず、配線が形成された基板42を準備する。この基板42の配線と、半導体装置2の電極部とをはんだバンプ9を介して接続することにより、基板42に半導体装置2を固定する。その後、ヒートシンク8を半導体装置2の裏面(半導体装置2において基板42と対向する表面と反対側の面)に接続する。なお、このとき基板42とヒートシンク8とも接続してもよい。半導体装置2とヒートシンク8との接続方法は、基本的に図1および図2に示した半導体パッケージ1における当該接続方法と同様の方法を用いることができる。   The semiconductor package shown in FIG. 12 can be manufactured by the following processes, for example. First, a substrate 42 on which wiring is formed is prepared. The semiconductor device 2 is fixed to the substrate 42 by connecting the wiring of the substrate 42 and the electrode portion of the semiconductor device 2 via the solder bumps 9. Thereafter, the heat sink 8 is connected to the back surface of the semiconductor device 2 (the surface opposite to the surface facing the substrate 42 in the semiconductor device 2). At this time, the substrate 42 and the heat sink 8 may be connected. As a connection method between the semiconductor device 2 and the heat sink 8, a method similar to the connection method in the semiconductor package 1 shown in FIGS. 1 and 2 can be basically used.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明に従った半導体装置および半導体パッケージは、横型のパワーデバイスを構成する半導体装置および半導体パッケージに特に好適に適用される。   The semiconductor device and the semiconductor package according to the present invention are particularly preferably applied to a semiconductor device and a semiconductor package constituting a horizontal power device.

本発明に従った半導体装置を用いた半導体パッケージの平面模式図である。It is a plane schematic diagram of the semiconductor package using the semiconductor device according to the present invention. 図1の線分II−IIにおける断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram in line segment II-II of FIG. 図1に示した半導体パッケージに用いられる半導体装置の平面模式図である。FIG. 2 is a schematic plan view of a semiconductor device used for the semiconductor package shown in FIG. 1. 図3の線分IV−IVにおける半導体装置の基本セル構造の断面模式図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a basic cell structure of a semiconductor device taken along line IV-IV in FIG. 3. 図3の線分V−Vにおける半導体装置の部分断面模式図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional schematic view of the semiconductor device taken along line VV in FIG. 3. 図3〜図5に示した半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIGS. 図3〜図5に示した半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIGS. 図3〜図5に示した半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIGS. 図3〜図5に示した半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIGS. 図3〜図5に示した半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIGS. 図3〜図5に示した半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIGS. 図1および図2に示した半導体パッケージの変形例を示す断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a modification of the semiconductor package shown in FIGS. 1 and 2.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体パッケージ、2 半導体装置、3 接続配線部材、4 配線、5a〜5c 外部端子、6 ベース部材、7a,7b 絶縁体、8 ヒートシンク、9 はんだバンプ、11 素子部分、12 電極部、13 基板、14 p層、15 n層、16 p層、17 酸化膜、18,20,31,32 p層、19,21 n層、22 開口部、25 ニッケル(Ni)層、26 ソース電極、27 ゲート電極、28 ドレイン電極、40,41 凹部、42 配線が形成された基板、43 凹部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor package, 2 Semiconductor device, 3 Connection wiring member, 4 wiring, 5a-5c External terminal, 6 Base member, 7a, 7b Insulator, 8 Heat sink, 9 Solder bump, 11 Element part, 12 Electrode part, 13 Substrate, 14 p layer, 15 n layer, 16 p layer, 17 oxide film, 18, 20, 31, 32 p + layer, 19, 21 n + layer, 22 opening, 25 nickel (Ni) layer, 26 source electrode, 27 gate electrode, 28 drain electrode, 40, 41 recess, 42 substrate on which wiring is formed, 43 recess.

Claims (5)

半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、互いに電気的に絶縁された横型パワーデバイスとして作用する複数の素子部分とを備える、半導体装置。
A semiconductor substrate;
A semiconductor device comprising: a plurality of element portions that are formed on the semiconductor substrate and act as horizontal power devices that are electrically insulated from each other.
前記素子部分には、前記半導体装置の外部と前記素子部分とを接続するための電極部が形成されている、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein an electrode portion for connecting the outside of the semiconductor device and the element portion is formed in the element portion. 前記半導体基板はワイドバンドギャップ半導体により構成されている、請求項1または2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is made of a wide band gap semiconductor. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置と、
前記半導体装置を搭載する放熱体と、
前記半導体装置の前記複数の素子部分と電気的に接続される外部端子と、
前記外部端子と前記複数の素子部分とをそれぞれ電気的に接続する複数の配線と、
前記複数の配線の相対的な位置を固定するためのベース部材とを備える、半導体パッケージ。
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 3,
A radiator that mounts the semiconductor device;
An external terminal electrically connected to the plurality of element portions of the semiconductor device;
A plurality of wirings that electrically connect the external terminal and the plurality of element portions, respectively;
And a base member for fixing relative positions of the plurality of wirings.
前記ベース部材は、前記複数の配線が保持される可撓性のテープ状部材である、請求項4に記載の半導体パッケージ。   The semiconductor package according to claim 4, wherein the base member is a flexible tape-like member that holds the plurality of wirings.
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