JP2014017413A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体チップにおけるデッドスペースを低減しつつ、第１導電部材の取り数を向上すること。
【解決手段】アクティブ領域（４４）を有する半導体チップ（１４）と、半導体チップの一面上に形成された電極（４６）と、一面上において電極と離間して形成されたパッド（４８）と、一面に対向配置された対向部（２２ａ，５６ａ）を有し、該対向部が電極と電気的に接続された第１導電部材（２２，５６）と、パッドと電気的に接続された第２導電部材（２６）と、モールド樹脂（３６）と、を備える。半導体チップは、平面矩形とされた基部（４０）と、該基部の四辺の少なくとも１つから突出した突出部（４２）と、を有する。全てのパッドにおける少なくとも一部は、突出部内に形成されており、アクティブ領域は、基部内にのみに位置して平面矩形とされている。そして、対向部の平面形状が、アクティブ領域に対応して矩形とされている。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体チップの一面に、素子のアクティブ領域に対応して形成された電極と、該電極と離間して形成されたパッドとを有し、電極に第１導電部材が接続され、パッドに第２導電部材が接続されて、モールド樹脂により、半導体チップ、電極と第１導電部材との接続部、及びパッドと第２導電部材との接続部が一体的に封止された
半導体装置及びその製造方法に関する。

従来、例えば特許文献１に示されるような半導体装置が知られている。この半導体装置は、半導体チップ（半導体素子）を備え、半導体チップの一面（上面）に、素子のアクティブ領域（メインセル）に対応して電極（エミッタ電極）が形成されている。また、半導体チップの一面には、電極と離間してパッド（ゲート電極、温度センス用の電極、電流センス用の電極、エミッタセンス用の電極）が形成されている。電極には、はんだを介して第１導電部材（ヒートシンクブロック）が接続され、パッドには、ボンディングワイヤを介して第２導電部材（リードフレーム）が接続されている。そして、モールド樹脂（樹脂）により、半導体チップ、電極と第１導電部材との接続部、及びパッドと第２導電部材との接続部が一体的に封止されている。

特開２００５−２６８４９６号公報

ところで、一般的に、半導体チップは平面矩形をなし、アクティブ領域は、チップの中心に平面矩形状に設けられる。また、パッドは、アクティブ領域を取り囲むチップ外周部分において、矩形の一辺に沿って配置される。しかしながら、このようなアクティブ領域及パッドの配置では、半導体チップにデッドスペースが生じる。

これに対し、特許文献１には、パッドを一辺の半分以内にまとめて配置し、アクティブ領域をＬ字状とする例が示されている。これによれば、デッドスペースを低減することができる。

しかしながら、アクティブ領域をＬ字状とすると、第１導電部材のうち、アクティブ領域に対応して半導体チップの一面に対向配置される対向部の形成も、アクティブ領域に合わせてＬ字状となる。第１導電部材は、金属板をプレスにより打ち抜いてなり、打ち抜く際には、隣り合う第１導電部材の間に所定の間隙が必要である。したがって、矩形状の対向部に較べて、金属板からの第１導電部材の取り数が減少してしまう。ひいては、コストが上昇してしまう。

本発明は上記問題点に鑑み、半導体チップにおけるデッドスペースを低減しつつ、第１導電部材の取り数を向上することができる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、素子が形成されたアクティブ領域（４４）を有する半導体チップ（１４）と、半導体チップの一面（１４ａ）上にアクティブ領域に対応して形成され、素子と電気的に接続された電極（４６）と、半導体チップの一面上において、電極と離間して形成されたパッド（４８）と、アクティブ領域に対応して半導体チップの一面に対向配置された対向部（２２ａ，５６ａ）を有し、該対向部が電極と電気的に接続された第１導電部材（２２，５６）と、パッドと電気的に接続された第２導電部材（２６）と、半導体チップ、電極と第１導電部材との接続部、及びパッドと第２導電部材との接続部を一体的に封止するモールド樹脂（３６）と、を備えた半導体装置であって、半導体チップは、対向部との対向方向に直交する直交面に沿う平面形状が矩形とされた基部（４０）と、該基部の四辺の少なくとも１つから直交面内で突出した突出部（４２）と、を有し、全てのパッドにおける少なくとも一部が、突出部内に形成されており、アクティブ領域は、基部内にのみに位置して、直交面に沿う平面形状が矩形とされ、第１導電部材における対向部の直交面に沿う平面形状が、アクティブ領域に対応して矩形とされていることを特徴とする。

これによれば、半導体チップに突出部を設け、全てのパッドの少なくとも一部を突出部内に設けたので、平面矩形の半導体チップに、矩形のアクティブ領域を設けつつパッドを配置する構成に較べて、半導体チップにおけるデッドスペースを低減することができる。

また、パッドを突出部に設けることで、アクティブ領域については、平面矩形の基部内にのみに位置し、平面矩形とすることができる。これにより、第１導電部材の対向部の形状も矩形にできるので、対向部を例えば平面Ｌ字状とする構成に較べて、金属板をプレスして得られる第１導電部材の取り数を向上することができる。

本発明のさらなる特徴は、直交面内において、突出部（４２）は、該突出部が突出する基部（４０）の一辺（４０ａ）に平行な平行辺（４２ａ）と、該平行辺の両端にそれぞれ設けられ、平行辺と一辺とを連結する一対の連結辺（４２ｂ，４２ｃ）を有しており、直交面に沿う方向のうち、基部の一辺から突出部が突出する方向を突出方向、該突出方向に直交する方向を幅方向とし、突出部における突出方向の長さを高さ、基部及び突出部における幅方向の長さを幅とすると、突出部における高さ１／２での幅（Ｗ２）は、基部の幅（Ｗ１）の１／２の長さとされていることにある。

これによれば、ウェハにおいて、行方向に隣り合う半導体チップを、突出部が互いに向き合い、且つ、列方向に横並びとなるよう設けたときに、ウェハからの半導体チップの取り数を最も多くすることができる。なお、「突出部の幅（Ｗ２）は、基部の幅（Ｗ１）の１／２の長さ」とは、完全一致に限定されるものではなく、幅（Ｗ１）の１／２の長さにほぼ等しいものも含まれる。

本発明のさらなる特徴は、突出部（４２）における連結辺の一方（４２ｂ）と、一辺（４０ａ）の隣の辺（４０ｂ）とが一直線とされ、半導体チップがＬ字状をなしていることにある。

これによれば、半導体チップにおいて、角部の数を減らすことができる。これにより、モールド樹脂の成形時において、半導体チップ周辺の樹脂流れが良くなるため、ボイドや剥離が生じるのを抑制することができる。また、チッピング（かけ）による不良を低減することができる。さらには、ダイシング時間を短縮することができる。

本発明のさらなる特徴は、突出部（４２）の幅方向における中心と、該突出部が突出する基部（４０）の一辺（４０ａ）の中心とが一致し、半導体チップが凸字状をなしていることにある。

半導体チップが、素子として絶縁ゲート型のトランジスタを有する場合、本発明によれば、ゲート電極用のパッドが幅方向中心付近に位置することとなるため、素子を均一に動作させることができる。また、半導体チップでは、アクティブ領域の中心ほど温度が高くなる。したがって、半導体チップに温度センサを設ける場合、温度センサはアクティブ領域の中心付近に設けるのが好ましい。同様に、電流センスを設ける場合も、基部におけるアクティブ領域周辺の幅方向中心付近に設けるのが好ましい。本発明によれば、これら温度センサや電流センスと、対応するパッドとを繋ぐ配線の面積を縮小することができる。

本発明のさらなる特徴は、パッド（４８）全体が、突出部（４２）内に形成されていることにある。これによれば、半導体チップにおけるデッドスペースをさらに低減することができる。

本発明のさらなる特徴は、対向部（２２ａ，５６ａ）のうち、半導体チップ（１４）と対向する下面に直交する側面が、モールド樹脂（３６）に封止され、対向方向において、第１導電部材（２２，５６）における対向部（２２ａ，５６ａ）の厚さが半導体チップの厚さよりも厚くされていることにある。

本発明では、上記の通り対向部を矩形状とするので、対向部を例えばＬ字状とする構成に較べて、モールド樹脂の成形時に、半導体チップよりも厚い対向部周辺の樹脂流れが良くなる。したがって、対向部周辺にボイドや剥離が生じるのを抑制することができる。

また、本発明は、ウェハ（５０）に対して、半導体チップ（１４）に対応するチップ領域（５２）を行列状に複数形成し、チップ領域をダイシングにより個片化して半導体チップを形成する半導体チップ形成工程と、プレスにより、金属板（５４）から所定形状の第１導電部材（２２，５６）を打ち抜く第１導電部材形成工程と、電極（４６）に、第１導電部材を接続する第１接続工程と、パッド（４８）に、第２導電部材を接続する第２接続工程と、モールド樹脂（３６）を成形して、半導体チップ、電極と第１導電部材との接続部、及びパッドと第２導電部材との接続部を一体的に封止するモールド工程とを備え、半導体チップ形成工程では、チップ領域が、ウェハの厚さ方向に直交する直交面に沿う平面形状が矩形とされた基部（４０）と、該基部の四辺の少なくとも１つにおいて、該辺の一部分から直交面内で突出した突出部（４２）と、を有し、全てのパッドにおける少なくとも一部が、突出部内に位置し、アクティブ領域が、基部内にのみに位置して、直交面に沿う平面形状が矩形となり、行方向に隣り合うチップ領域において、突出部同士が列方向に横並びとなるように、チップ領域を形成し、第１導電部材形成工程では、第１導電部材における対向部の直交面に沿う平面形状が、アクティブ領域に対応して矩形となるように、第１導電部材を形成することを特徴とする。

これによれば、請求項１〜１０いずれかに記載の半導体装置を得ることができる。また、行方向に隣り合うチップ領域において、突出部同士が列方向に横並びとなるように、チップ領域を形成するため、ウェハからの半導体チップの取り数（収率）を向上することができる。

第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す平面図である。 図１のII-II線に沿う断面図である。 半導体装置のうち、第１チップを示す平面図である。 図３に示す第１チップの形状及び寸法を示す平面図である。 半導体装置の製造工程のうち、第１チップ形成工程を示す平面図である。 ダイシングする際の手順を示す図である。 第１ターミナル形成工程を示す平面図であり、（ａ）は本実施形態、（ｂ）は参考例を示している。 第２実施形態に係る半導体装置のうち、第１チップを示す平面図である。図３に対応している。 図８に示す第１チップの形状及び寸法を示す平面図である。 ダイシングする際の手順を示す図である。 第３実施形態に係る半導体装置のうち、第１チップを示す平面図である。 第３実施形態に係る半導体装置のうち、第１チップを示す平面図である。 半導体装置のその他変形例を示す平面図である。 図１３に示す半導体装置のうち、第１チップを示す平面図である。 半導体装置のその他変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のXVb-XVb線に沿う断面図、（ｃ）は（ａ）のXVc-XVc線に沿う断面図、（ｄ）は（ａ）のXVd-XVd線に沿う断面図である。 第１チップのその他変形例を示す平面図である。 第１チップのその他変形例を示す平面図である。 第１チップのその他変形例を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の各図相互において互いに同一もしくは均等である部分に、同一符号を付与する。以下においては、第１チップの厚さ方向、換言すれば第１チップと第１ターミナルとの対向方向を厚さ方向と示し、厚さ方向に直交する方向を直交方向と示す。また、平面形状とは、厚さ方向に直交する直交面に沿う形状を示すものとする。

（第１実施形態）
先ず、図１及び図２を用いて、半導体装置１０の概略構成を説明する。

図１及び図２に示す半導体装置１０は、素子が形成されたチップ１２と、該チップ１２に一面側で接続されたターミナル２０及びリード２６と、ターミナル２０に接続された第１放熱部材３０と、チップ１２に一面と反対側で接続された第２放熱部材３４と、モールド樹脂３６と、を備える。このような半導体装置１０は、たとえば車両のインバータ回路に組み入れられ、負荷をＰＷＭ制御するための装置として適用される。

チップ１２は、シリコンなどの半導体基板に、周知の半導体プロセスによって素子が形成されてなるものである。本実施形態では、チップ１２として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が形成された第１チップ１４と、転流ダイオード（ＦＷＤ）が形成された第２チップ１６を有している。これら１組のチップ１４，１６は、ともに厚さ方向に電流が流れるように所謂縦型構造をなしており、厚さ方向両面に電極を有している。なお、第１チップ１４が、特許請求の範囲に記載の半導体チップに相当する。

２つのチップ１４，１６は、図２に示すように、直交方向において異なる位置であって、厚さ方向においてほぼ同じ位置に配置されている。また、図１に破線で示すように、第１チップ１４の平面形状はＬ字状とされ、第２チップ１６の平面形状は矩形とされている。第１チップ１４の詳細については後述する。

そして、チップ１２の一面上には、ターミナル２０が配置されている。本実施形態では、ターミナル２０として、はんだ１８を介して第１チップ１４と電気的、熱的、且つ機械的に接続された第１ターミナル２２と、はんだ１８を介して第２チップ１６と電気的、熱的、且つ機械的に接続された第２ターミナル２４を有している。この第１ターミナル２２が、特許請求の範囲に記載の第１導電部材に相当する。

ターミナル２０（２２，２４）は、第１放熱部材３０とチップ１２（１４，１６）との熱伝導、電気伝導経路の途中に位置するため、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成されている。具体的には、銅やモリブデンなどの熱伝導性及び電気伝導性に優れた金属材料からなる。第１ターミナル２２は、第１チップ１４の後述するエミッタ電極４６と位置が重なるように配置されている。また、直交方向における大きさが、第１チップ１４や第１放熱部材３０よりも小さく、その厚さが第１チップ１４よりも厚いものとなっている。したがって、第１ターミナル２２全体が、第１チップ１４の一面に対向配置された対向部２２ａとなっている。換言すれば、第１ターミナル２２は、直交方向において、対向部２２ａから第１チップ１４外まで延設された非対向部を有していない。一方、第２ターミナル２４は、第２チップ１６の図示しないアノード電極と位置が重なるように配置されている。また、直交方向における大きさが、第２チップ１６や第１放熱部材３０よりも小さく、その厚さが第２チップ１６よりも厚いものとなっている。

リード２６は、リードフレームからなり、外部接続用端子として機能する。本実施形態では、第１チップ１４の後述するパッド４８と、図示しないボンディングワイヤを介して電気的且つ機械的に接続されている。このリード２６は、その一部がモールド樹脂３６の外部に突出しており、外部機器との電気的な接続が可能となっている。

第１放熱部材３０は、チップ１２の生じた熱を半導体装置１０の外部に放熱する機能を果たすとともに、チップ１２の外部接続端子としての機能も果たす。この第１放熱部材３０は、第１チップ１４（ＩＧＢＴ）のエミッタ端子と第２チップ１６（ＦＷＤ）のアノード端子を兼ねている。

このような第１放熱部材３０は、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成される。具体的には、銅、銅合金、アルミ合金などの熱伝導性及び電気伝導性に優れた金属材料からなる。また、第１放熱部材３０のうち、ターミナル２０（２２，２４）と対向する対向面及び側面は、モールド樹脂３６により被覆されている。一方、対向面と反対の面３０ａは、モールド樹脂３６から露出されており、この露出面が所謂放熱面３０ａとなっている。なお、図１に示す符号３０ｂは、第１放熱部材３０のうち、モールド樹脂３６の外部に引き出された、外部接続用のリード部である。

一方、チップ１２におけるターミナル２０と反対側、すなわち、第１チップ１４のコレクタ電極及び第２チップ１６のカソード電極には、それぞれはんだ３２を介して、第２放熱部材３４が、電気的、熱的、且つ機械的に接続されている。

第２放熱部材３４も、第１放熱部材３０同様、チップ１２の生じた熱を半導体装置１０の外部に放熱する機能を果たすとともに、チップ１２の外部接続端子としての機能も果たす。また、熱伝導性及び電気伝導性を確保すべく、少なくとも金属材料を用いて形成される。具体的には、銅、銅合金、アルミ合金などの熱伝導性及び電気伝導性に優れた金属材料からなる。この第２放熱部材３４は、第１チップ１４（ＩＧＢＴ）のコレクタ端子と第２チップ１６（ＦＷＤ）のカソード端子を兼ねている。

また、第２放熱部材３４のうち、チップ１２（１４，１６）と対向する対向面及び側面は、モールド樹脂３６により被覆されている。一方、対向面と反対の面３４ａは、モールド樹脂３６から露出されており、この露出面が所謂放熱面３４ａとなっている。なお、図１に示す符号３４ｂは、第２放熱部材３４のうち、モールド樹脂３６の外部に引き出された、外部接続用のリード部である。

このように、チップ１２（１４，１６）は、厚さ方向において、一対の放熱部材３０，３４により挟まれている。また、図１に示すように、放熱部材３０，３４の、チップ１２を間に挟む部分は、ほぼ平面矩形状となっている。

そして、各放熱部材３０，３４の一部、放熱部材３０，３４の間に介在されたチップ１２（１４，１６）、ターミナル２０（２２，２４）、各リード２６の一部、ボンディングワイヤ、はんだ１８，２８，３２が、モールド樹脂３６にて封止されている。このモールド樹脂３６は、エポキシ系樹脂などからなる。また、金型内に樹脂を注入し、成形してなるものである。

このように、本実施形態に係る半導体装置１０は、チップ１２（１４，１６）の両面それぞれにて、放熱部材３０，３４を介した放熱を行うことができる両面放熱構造となっている。

次に、図３及び図４を用いて、上記した半導体装置１０のうち、特徴部分である第１チップ１４及び第１ターミナル２２について説明する。

ＩＧＢＴが形成された第１チップ１４は、平面形状が矩形とされた基部４０と、該基部４０の四辺の少なくとも１つから、基部４０と同一面内で突出した突出部４２を有している。本実施形態では、突出部４２が、基部４０の四辺のうち、第１辺部４０ａから突出しており、第１辺部４０ａに平行な平行辺部４２ａと、該平行辺部４２ａの両端にそれぞれ設けられ、平行辺部４２ａと第１辺部４０ａとを連結する一対の連結辺部４２ｂ，４２ｃを有している。ここで、直交方向のうち、基部４０の第１辺部４０ａから突出部４２が突出する方向を突出方向、該突出方向に直交する方向を幅方向とし、突出部４２における突出方向の長さを高さ、突出部４２及び基部４０における幅方向の長さを幅とする。すると、突出部４２における高さ１／２での幅Ｗ２は、基部４０の幅Ｗ１の長さのほぼ１／２となっている。さらには、連結辺部４２ｂと、基部４０の第１辺部４０ａの隣の辺である第２辺部４０ｂとが一直線とされ、第１チップ１４が略Ｌ字状となっている。

なお、図４には、参考にダイシングラインを破線で示している。後述するウェハ５０の状態では、第１チップ１４（後述するチップ領域５２）の基部４０における幅は、ダイシングラインの中心ＣＬ間の長さＬ１である。また、突出部４２の幅Ｌ２は、Ｌ１の１／２である。ダイシングラインの幅の１／２をΔとすると、ダイシング後である第１チップ１４の基部４０における幅Ｗ１は、Ｗ１＝Ｌ１−２Δとなる。一方、ダイシング後である第１チップ１４の突出部４２における幅Ｗ２は、Ｗ２＝Ｌ２−２Δとなる。上記したように、Ｌ２＝Ｌ１×１／２であるので、Ｗ２＝１／２×（Ｌ１−２Δ）−Δとなる。このように、突出部４２の幅Ｗ２は、基部４０の幅Ｗ１の１／２よりも若干短くなるものの、幅Ｗ１の長さのほぼ１／２となっている。

このような形状を有する第１チップ１４において、ＩＧＢＴは基部４０に形成されている。すなわち、基部４０は、ＩＧＢＴの形成領域であるアクティブ領域４４を有している。アクティブ領域４４は、基部４０内にのみに位置して、平面形状が基部４０に対応する矩形となっている。そして、第１チップ１４における第１ターミナル２２が配置される側の一面１４ａ上に、アクティブ領域４４に対応して、エミッタ電極４６が形成されている。すなわち、エミッタ電極４６も、平面矩形状をなしている。なお、エミッタ電極４６の平面形状としては、完全な矩形に限定されるものではない。例えばＩＧＢＴのゲート電極と後述するゲート電極用パッド４８ｃとを繋ぐゲートラインや、温度センサと後述する温度センサ用パッド４８ａ，４８ｂとを繋ぐ配線などにより分割され、エミッタ電極４６の形成領域全体として、ほぼ矩形をなしているものも含む。このエミッタ電極４６が、特許請求の範囲に記載の電極に相当する。

また、第１チップ１４の一面１４ａ上には、エミッタ電極４６と離間して、パッド４８が形成されている。本実施形態では、一面１４ａ上であってアクティブ領域４４のほぼ中心に、図示しない温度センサとして、ポリシリコンからなるダイオードが形成されている。そして、パッド４８として、温度センサと電気的に接続された温度センサ用パッド４８ａ，４８ｂを備える。温度センサ用パッド４８ａ，４８ｂの一方はアノードパッド、他方はカソードパッドである。さらには、ゲート電極用パッド４８ｃ、電流センス用パッド４８ｄ、エミッタセンス用パッド４８ｅを備える。

そして、全てのパッド４８ａ〜４８ｅにおける少なくとも一部が、突出部４２内に形成されている。本実施形態では、、パッド４８全体、すなわち全てのパッド４８ａ〜４８ｅの全体が、突出部４２内に形成されている。また、各パッド４８ａ〜４８ｅは、同一形状及び大きさを有しており、厚さ方向に直交する同一方向を長手方向として、所定ピッチで形成されている。具体的には、図３に示すように、基部４０に対する突出部４２の突出方向を長手方向として形成されている。

第１ターミナル２２は、第１チップ１４の一面１４ａに対向配置され、はんだ１８を介してエミッタ電極４６と接続される対向部２２ａを有している。本実施形態の第１ターミナル２２は、エミッタ電極４６と位置が重なるように、平面矩形のブロック状をなしており、直交方向における大きさが、第１チップ１４や第１放熱部材３０よりも小さくなっている。すなわち、第１ターミナル２２全体が、第１チップ１４の一面に対向配置された対向部２２ａとなっている。換言すれば、第１ターミナル２２は、直交方向において、対向部２２ａから第１チップ１４外まで延設された非対向部を有していない。このように、第１ターミナル２２（対向部２２ａ）は、エミッタ電極４６、ひいてはアクティブ領域４４に対応して平面矩形状をなしている。したがって、第１ターミナル２２は、突出部４２とオーバーラップしない。このため、ボンディングワイヤを介して、パッド４８とリード２６とを接続することができる。

次に、上記した半導体装置１０の製造方法の一例について簡単に説明する。

先ず、第１チップ１４を形成する。図５に示すように、ウェハ５０に対して、第１チップ１４に対応するチップ領域５２を行列状に複数形成する。この時点で、各チップ領域５２に、アクティブ領域４４（ＩＧＢＴ）、エミッタ電極４６等の電極、パッド４８などを形成する。そして、チップ領域５２をダイシングにより個片化して、第１チップ１４を得る。

この第１チップ形成工程では、上記した第１チップ１４が得られるように、各チップ領域５２を形成する。すなわち、各チップ領域５２が、基部４０と突出部４２をそれぞれ有し、アクティブ領域４４が、基部４０内にのみに位置して平面矩形となり、全てのパッド４８における少なくとも一部が、突出部４２内に位置するようにする。さらには、行方向に隣り合うチップ領域５２ａ，５２ｂにおいて、突出部４２同士が列方向に横並びとなる（隣り合う）ように、チップ領域５２を形成する。

また、ダイシングは、例えば短パルスのレーザを用いて行う。例えば図６（ａ）に示す１→２→３→４→５→６→７の手順でレーザを走査し、ウェハ５０をダイシングしてＬ字状の第１チップ１４を得るようにしても良い。この場合、図６（ａ）に示す破線部分では、レーザをオフとする。一方、図６（ｂ）に示すように、１→２→３→４の手順でレーザを走査し、ウェハ５０をダイシングしてＬ字状の第１チップ１４を得るようにしても良い。この場合、図６（ｂ）に示す破線部分では、レーザをオフとする。この手順のほうが、図６（ａ）に示す手順よりも短時間で、ダイシングすることができる。

なお、第１チップ１４と並行して、第２チップ１６についても形成する。

また、チップ１２（１４，１６）の形成と並行して、図７（ａ）に示すように、プレス（パンチ）により、第１ターミナル２２を、金属板５４から打ち抜いて形成する。この第１ターミナル形成工程では、第１ターミナル２２（対向部２２ａ）の平面形状が、アクティブ領域４４（エミッタ電極４６）に対応して矩形となるように、打ち抜き形成する。

なお、第１ターミナル２２と並行して、第２ターミナル２４についても形成する。

次いで、第２放熱部材３４の一面上に、はんだ３２（はんだ箔）を介して、チップ１２（１４，１６）を搭載する。次いで、このチップ１２の上に、予め両面にはんだ１８，２８が迎えはんだとして配置されたターミナル２０（２２，２４）を、それぞれ搭載する。このとき、はんだ１８がチップ１２側となるようにする。なお、はんだ１８，２８は、表面張力により、ターミナル２０の中心を頂点として盛り上がった形状となっている。また、はんだ２８は、半導体装置１０における高さの公差ばらつきをはんだ２８にて吸収するために、余裕をもって多めに配置される。

そして、この積層状態で、はんだ３２，２８，１８をリフロー（１ｓｔリフロー）させることにより、チップ１２と第２放熱部材３４とをはんだ３２を介して接続し、チップ１２とターミナル２０とをはんだ１８を介して接続する。これが、特許請求の範囲に記載の第１接続工程に相当する。はんだ２８については、接続対象である放熱部材１３がまだ無いので、表面張力により、第１ターミナル２２の中心を頂点として盛り上がった形状となる。

次いで、リード２６と第１チップ１４のパッド４８とをボンディングワイヤにより接続する。これが、特許請求の範囲に記載の第２接続工程に相当する。そして、１ｓｔリフローにより一体化した積層体を、第２放熱部材３４に対してターミナル２０が下方となるように、第１放熱部材３０上に載置する。

そして、第１放熱部材３０を下にしてはんだ２８のリフロー（２ｎｄリフロー）を行うとともに、積層体に荷重を加えて、半導体装置１０の高さを所定の高さとなるようにする。このとき、多めのはんだ２８をターミナル２０と第１放熱部材３０の間に供給しているため、ターミナル２０と第１放熱部材３０との間のはんだ２８は不足せず、確実な接続を行うことができる。

次いで、得られた積層体を用いてモールド工程を実施する。このモールド工程では、積層体を図示しない金型のキャビティに配置して、積層方向に型締めする。そして、この型締め状態でキャビティ内に樹脂を注入して、モールド樹脂３６を成形する。本実施形態では、樹脂としてエポキシ樹脂を用い、トランスファモールド法にて、モールド樹脂３６を成形する。そして、必要に応じて、放熱面３０ａ，３４ａをモールド樹脂３６から露出させる処理を行い、半導体装置１０を得ることができる。

次に、本実施形態に係る半導体装置１０及びその製造方法の効果について説明する。

本実施形態では、パッド４８を有する第１チップ１４が、平面矩形の基部４０だけでなく、突出部４２を有しており、この突出部４２内に各パッド４８それぞれの少なくとも一部を設けている。したがって、平面矩形の第１チップ１４、換言すれば基部４０のみを有する第１チップ１４に、矩形のアクティブ領域４４を設けつつパッド４８を配置する構成に較べて、第１チップ１４におけるデッドスペースを低減することができる。特に本実施形態では、全てのパッド４８を突出部４２内のみに形成しているため、デッドスペースをさらに低減することができる。

また、パッド４８を突出部４２に設けるため、アクティブ領域４４、ひいてはエミッタ電極４６については、平面矩形の基部４０内にのみに形成し、平面矩形とすることができる。これにより、第１ターミナル２２（対向部２２ａ）の形状も矩形にできるので、対向部２２ａを例えば平面Ｌ字状とする構成に較べて、金属板５４をプレスして得られる第１ターミナル２２の取り数を向上することができる。図７（ｂ）では、金属板５４から、図７（ａ）に示す平面矩形状の第１ターミナル２２と同一面積を有する、平面Ｌ字状の第１ターミナル２２を打ち抜く場合を示している。金属板５４のプレスは、ウェハ５０のダイシングと異なり、隣り合う打ち抜き部分の間に、所定の間隔が必要である。したがって、図７（ａ），（ｂ）の比較からも明らかなように、図７（ａ）に示す本実施形態によれば、第１ターミナル２２の取り数を向上することができる。

なお、突出部４２における高さ１／２での幅Ｗ２が、基部４０の幅Ｗ１の１／２以下であれば、図５、図６にも示したように、ウェハ５０において、行方向に隣り合うチップ領域５２ａ，５２ｂを、突出部４２が互いに向き合い、且つ、突出部４２が列方向に横並びとなるよう設けることで、ウェハ５０からの第１チップ１４の取り数を向上することができる。特に本実施形態に示すように、突出部４２における高さ１／２での幅Ｗ２を、基部４０の幅Ｗ１のほぼ１／２とすると、横並びの突起部４２間のロス部分がほぼ無くなるので、ウェハ５０からの第１チップ１４の取り数を最も多くすることができる。

また、突出部４２における連結辺部４２ｂ，４２ｂの一方４２ｂと、基部４０の第１辺部４０ａの隣に位置する第２辺部４０ｂとが一直線とされ、第１チップ１４が平面Ｌ字状となっている。このため、突出部４２を有しつつも、図４に示すように、第１チップ１４の角部、特に、外側に凸の角部の数を減らすことができる。したがって、モールド樹脂３６の成形時において、第１チップ１４周辺の樹脂流れが良くなるため、これにより、ボイドや剥離が生じるのを抑制することができる。また、チッピング（かけ）による不良を低減することができる。さらには、ダイシング時間を短縮することができる。

また、第１ターミナル２２（対向部２２ａ）のうち、第１チップ１４と対向する下面に直交する側面が、モールド樹脂３６に封止され、厚さ方向において、対向部２２ａの厚さが第１チップ１４の厚さよりも厚くされている。このような構成では、対向部２２ａの厚さが厚いため、モールド樹脂３６の成形時に、対向部２２ａ周辺の樹脂流れが悪くなり、対向部２２ａ周辺にボイドや剥離が生じやすい。これに対し、本実施形態では、上記したように、対向部２２ａを平面矩形状としているので、対向部２２ａを例えば平面Ｌ字状とする構成に較べて、対向部２２ａ周辺の樹脂流れが良くなる。したがって、対向部２２ａ周辺にボイドや剥離が生じるのを抑制することができる。

また、第１チップ形成工程において、行方向に隣り合うチップ領域５２ａ，５２ｂにおいて、突出部４２同士が列方向に横並びとなる（隣り合う）ように、チップ領域５２を形成する。したがって、ウェハ５０からの第１チップ１４の取り数（収率）を向上することができる。

（第２実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。

本実施形態の特徴は、図８及び図９に示すように、突出部４２の幅方向における中心と、該突出部４２が突出する基部４０の第１辺部４０ａの中心とが一致し、第１チップ１４が凸字状をなしていることにある。なお、本実施形態においても、第１実施形態同様、突出部４２における高さ１／２での幅Ｗ２が、基部４０の幅Ｗ１のほぼ１／２となっている。また、全てのパッド４８を突出部４２内のみに形成している。

図８及び図９においても、ダイシング後である第１チップ１４の基部４０における幅Ｗ１は、Ｗ１＝Ｌ１−２Δとなる。一方、ダイシング後である第１チップ１４の突出部４２における幅Ｗ２は、Ｗ２＝Ｌ２−２Δとなる。また、Ｌ２＝Ｌ１×１／２であるので、Ｗ２＝１／２×（Ｌ１−２Δ）−Δとなる。このように、突出部４２の幅Ｗ２は、基部４０の幅Ｗ１の１／２よりも若干短くなるものの、幅Ｗ１の長さのほぼ１／２となっている。

なお、凸字状の第１チップ１４を形成するダイシングも、例えば短パルスのレーザを用いて行う。例えば図１０（ａ）に示す１→２→３→４→５→６→７→８→９→１０→１１の手順でレーザを走査し、ウェハ５０をダイシングして凸字状の第１チップ１４を得るようにしても良い。この場合、図１０（ａ）に示す破線部分では、レーザをオフとする。一方、図１０（ｂ）に示すように、１→２→３→４の手順でレーザを走査し、ウェハ５０をダイシングして凸字状の第１チップ１４を得るようにしても良い。この場合、図１０（ｂ）に示す破線部分では、レーザをオフとする。この手順のほうが、図１０（ａ）に示す手順よりも短時間で、ダイシングすることができる。しかしながら、凸字状の場合、行方向において隣り合うチップ領域５２ａ，５２ｂが、列方向において長さＬ１×１／２ずれて形成される。したがって、Ｌ字状のように、行方向において隣り合うチップ領域５２ａ，５２ｂが、列方向にずれ無く形成される構成のほうが、短時間で、ダイシングすることができる。

次に、本実施形態に係る半導体装置１０の効果について説明する。

本実施形態では、ゲート電極用パッド４８ｃが幅方向中心付近に位置することとなる。したがって、ＩＧＢＴを均一に動作させることができる。

また、第１チップ１４では、アクティブ領域４４の中心ほど温度が高くなる。したがって、温度センサを設ける場合、温度センサはアクティブ領域４４の中心付近に設けるのが好ましい。同様に、電流センスを設ける場合も、基部４０におけるアクティブ領域４４周辺の幅方向中心付近に設けるのが好ましい。これに対し、本実施形態によれば、これら温度センサや電流センスと、対応するパッド４８ａ，４８ｂ，４８ｄとを繋ぐ配線の面積を縮小することができる。

（第３実施形態）
本実施形態において、上記実施形態に示した半導体装置１０及びその製造方法と共通する部分についての説明は割愛する。

本実施形態の第１特徴は、突出部４２の幅が、突出方向において基部４０に近づくほど広くなっていることにある。第２の特徴は、傾斜配置された連結辺部４２ｂ，４２ｃが、平行辺部４２ａ及び基部４０の第１辺部４０ａと丸みを帯びて連結されていることにある。

図１１（ａ）に示す例では、Ｌ字状の第１チップ１４において、連結辺部４２ｂ，４２ｃのうち、第１辺部４０ａの隣に位置する第２辺部４０ｂに一直線とされた連結辺部４２ｂとは異なる連結辺部４２ｃは、突出方向に対して傾斜配置とされている。そして、突出部４２の幅は、突出方向において基部４０に近づくほど広くなっている。これによれば、第１チップ１４において、平行辺部４２ａと連結辺部４２ｃのなす角度、及び、第１辺部４０ａと連結辺部４２ｃとのなす角度が鈍角となり、特に連結辺部４２ｃ周辺の樹脂流れが良くなる。したがって、第１チップ１４周辺にボイドや剥離が生じるのを抑制することができる。また、鈍角となるため、ダイシング時間を短縮することができる。さらには、鈍角となるため、チッピング（かけ）による不良を低減することができる。

図１１（ｂ）に示す例では、凸字状の第１チップ１４において、一対の連結辺部４２ｂ，４２ｃそれぞれが突出方向に対して傾斜配置とされ、突出部４２の幅は、突出先端側ほど狭くなっている。これによれば、平行辺部４２ａと各連結辺部４２ｂ，４２ｃのなす角度、及び、第１辺部４０ａと各連結辺部４２ｂ，４２ｃとのなす角度が鈍角となり、特に連結辺部４２ｂ，４２ｃ周辺の樹脂流れが良くなる。したがって、第１チップ１４周辺にボイドや剥離が生じるのを抑制することができる。また、鈍角となるため、ダイシング時間を短縮することができる。さらには、鈍角となるため、チッピング（かけ）による不良を低減することができる。

図１２（ａ）に示す例では、図１１（ａ）に対し、突出方向に対して傾斜配置された連結辺部４２ｃが、平行辺部４２ａ及び第１辺部４０ａと丸みを帯びて連結されている。同様に、図１２（ｂ）に示す例では、図１１（ｂ）に対し、突出方向に対して傾斜配置された連結辺部４２ｂ，４２ｃが、平行辺部４２ａ及び第１辺部４０ａと丸みを帯びて連結されている。これによれば、第１チップ１４において、外側に凸の角の数をさらに減らすことができる。これにより、第１チップ１４周辺の樹脂流れがさらに良くなり、ボイドや剥離を抑制することができる。さらには、チッピング（かけ）による不良を、より低減することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態では、半導体装置１０が、チップ１２として２つのチップ１４，１６を有する例を示した。しかしながら、チップ１２の個数は特に限定されるものではなく、突出部４２を有する第１チップ１４を少なくとも１つ有せば良い。第１チップ１４と第２チップ１６を１組有する例を示したが、一対の放熱部材３０，３４の間に、複数組のチップ１４，１６が配置された構成を採用することもできる。

本実施形態では、１つの第１チップ１４が突出部４２を１つ有する例を示した。しかしながら、複数の突出部４２を有する構成としても良い。例えば図１３及び図１４に示す例では、平面矩形の基部４０に対し、基部４０の相対する辺部に突出部４２がそれぞれ設けられている。そして、第１チップ１４がクランク状となっている。

本実施形態では、両面放熱構造の半導体装置１０の例を示した。しかしながら、例えば図１５（ａ）〜（ｄ）に示すような片面放熱構造の半導体装置１０にも、上記構成を適用することができる。図１５では、放熱部材として第２放熱部材３４のみを有しており、第１放熱部材３０の代わりに、リード５６を有している。すなわち、リード５６が、第１導電部材に相当する。リード５６のうち、モールド樹脂３６とオーバーラップする部分（以下、被覆部と示す）は、モールド樹脂３６により被覆されており、リード５６は露出部分を有していない。そして、リード５６の一部は、垂直方向において、モールド樹脂３６の外部まで延設されている。このような構成では、リード５６の被覆部のうち、第１チップ１４に対向する部分が対向部５６ａとなっている。なお、チップ１２（第１チップ１４）として、両面電極素子の例を示したが、片面電極素子を採用することもできる。

本実施形態では、半導体装置１０がターミナル２０を有する例を示したが、ターミナル２０を有さない構成とすることもできる。この場合、第１チップ１４は、はんだを介して第１放熱部材３０と接続されることとなり、第１放熱部材３０が、第１導電部材に相当することとなる。

本実施形態では、突出部４２の幅Ｗ２を、基部４０の幅Ｗ１のほぼ１／２とする例を示した。しかしながら、突出部４２の幅Ｗ２は上記例に限定されるものではない。例えば、Ｗ１×１／２＜Ｗ２＜Ｗ１としても良い。また、図１６に示すように、Ｗ２＜Ｗ１×１／２としても良い。上記したが、Ｗ２≦Ｗ１×１／２とすると、第１チップ１４の取り数を向上することができる。

また、突出部４２の形状としては、上記例に限定されるものではない。例えば図１７に示すように、平面三角形の突出部４２を採用することもできる。

本実施形態では、パッド４８の長手方向を、突出部４２の突出方向と一致させる例を示した。しかしながら、例えば図１８に示すように、パッド４８の長手方向を幅方向と一致させても良い。パッド４８の長手方向を幅方向と一致させると、突出部４２の突出高さを抑制することができる。

１０・・・半導体装置、１２・・・チップ、１４・・・第１チップ（半導体チップ）、１６・・・第２チップ、１８・・・はんだ、２０・・・ターミナル、２２・・・第１ターミナル（中継部材、第１導電部材）、２２ａ・・・対向部、２４・・・第２ターミナル、２６・・・リード（第２導電部材）、２６ａ，２６ｂ・・・温度センス用リード、２６ｃ１，２６ｃ２・・・ゲート電極用リード、２６ｄ・・・電流センス用リード、２６ｅ・・・エミッタセンス用リード、２８・・・はんだ、３０・・・放熱部材（第１金属部材）、３０ａ・・・放熱面、３０ｂ・・・リード部、３２・・・はんだ、３４・・・放熱部材（第２金属部材）、３４ａ・・・放熱面、３４ｂ・・・リード部、３６・・・モールド樹脂、４０・・・基部、４０ａ・・・第１辺部、４０ｂ・・・第２辺部、４２・・・突出部、４２ａ・・・平行辺部、４２ｂ，４２ｃ・・・連結辺部、４４・・・アクティブ領域、４６・・・エミッタ電極（電極）、４８・・・パッド、４８ａ，４８ｂ・・・温度センサ用パッド、４８ｃ，４８ｃ１，４８ｃ２・・・ゲート電極用パッド、４８ｄ・・・電流センス用パッド、４８ｅ・・・エミッタセンス用パッド、５０・・・ウェハ、５２，５２ａ，５２ｂ・・・チップ領域、５４・・・金属板、５６・・・リード（第１導電部材）、５６ａ・・・対向部、５８・・・はんだ

Claims (11)

1. 素子が形成されたアクティブ領域（４４）を有する半導体チップ（１４）と、
   前記半導体チップの一面（１４ａ）上に前記アクティブ領域に対応して形成され、前記素子と電気的に接続された電極（４６）と、
   前記半導体チップの前記一面上において、前記電極と離間して形成されたパッド（４８）と、
   前記アクティブ領域に対応して前記半導体チップの前記一面に対向配置された対向部（２２ａ，５６ａ）を有し、該対向部が前記電極と電気的に接続された第１導電部材（２２，５６）と、
   前記パッドと電気的に接続された第２導電部材（２６）と、
   前記半導体チップ、前記電極と前記第１導電部材との接続部、及び前記パッドと前記第２導電部材との接続部を一体的に封止するモールド樹脂（３６）と、を備えた半導体装置であって、
   前記半導体チップは、前記対向部との対向方向に直交する直交面に沿う平面形状が矩形とされた基部（４０）と、該基部の四辺の少なくとも１つから前記直交面内で突出する突出部（４２）と、を有し、
   全ての前記パッドにおける少なくとも一部が、前記突出部内に形成されており、
   前記アクティブ領域は、前記基部内にのみに位置して、前記直交面に沿う平面形状が矩形とされ、
   前記第１導電部材における前記対向部の前記直交面に沿う平面形状が、前記アクティブ領域に対応して矩形とされていることを特徴とする半導体装置。
2. 前記直交面内において、前記突出部（４２）は、該突出部が突出する前記基部（４０）の一辺（４０ａ）に平行な平行辺（４２ａ）と、該平行辺の両端にそれぞれ設けられ、前記平行辺と前記一辺とを連結する一対の連結辺（４２ｂ，４２ｃ）を有しており、
   前記直交面に沿う方向のうち、前記基部の一辺から前記突出部が突出する方向を突出方向、該突出方向に直交する方向を幅方向とし、前記突出部における前記突出方向の長さを高さ、前記基部及び前記突出部における前記幅方向の長さを幅とすると、
   前記突出部における高さ１／２での幅（Ｗ２）は、前記基部の幅（Ｗ１）の１／２の長さとされていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記突出部（４２）における前記連結辺の一方（４２ｂ）と、前記一辺（４０ａ）の隣の辺（４０ｂ）とが一直線とされ、
   前記半導体チップ（１４）がＬ字状をなしていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記一辺（４０ａ）の隣の辺（４０ｂ）に一直線とされた前記連結辺（４２ｂ）とは異なる前記連結辺（４２ｃ）は、前記突出方向に対して傾斜配置とされ、
   前記突出部（４２）の幅は、前記突出方向において前記基部（４０）に近づくほど広くなっていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記突出部（４２）の前記幅方向における中心と、該突出部が突出する前記基部（４０）の一辺の中心とが一致し、
   前記半導体チップ（１４）が凸字状をなしていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。
6. 一対の前記連結辺（４２ｂ，４２ｃ）それぞれが前記突出方向に対して傾斜配置とされ、
   前記突出部（４２）の幅は、突出先端側ほど狭くなっていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
7. 前記突出方向に対して傾斜配置された前記連結辺（４２ｂ，４２ｃ）が、前記平行辺（４２ａ）及び前記基部（４０）の一辺（４０ａ）と丸みを帯びて連結されていることを特徴とする請求項４又は請求項６に記載の半導体装置。
8. 前記パッド（４８）全体が、前記突出部（４２）内に形成されていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の半導体装置。
9. 前記対向部（２２ａ，５６ａ）のうち、前記半導体チップ（１４）と対向する下面に直交する側面が、前記モールド樹脂（３６）に封止され、
   前記対向方向において、前記対向部の厚さが前記半導体チップの厚さよりも厚くされていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の半導体装置。
10. 前記半導体チップ（１４）は、前記一面（１４ａ）と反対の裏面に裏面電極を有し、
    前記半導体チップの前記電極（４６）には、前記第１導電部材としての中継部材（２２）が、はんだ（１８）を介して電気的且つ熱的に接続され、
    前記中継部材における前記半導体チップと反対の面には、第１金属部材（３０）が、はんだ（２８）を介して電気的且つ熱的に接続され、
    前記半導体チップの前記裏面電極には、第２金属部材（３４）が、はんだ（３２）を介して電気的且つ熱的に接続され、
    前記モールド樹脂（３６）は、前記半導体チップ、前記電極と前記中継部材との接続部、前接続部、及び前記裏面電極と前記第２金属部材との接続部を一体的に封止し、
    前記第１金属部材における前記中継部材と反対の面（３０ａ）、及び、前記第２金属部材における前記中継部材と反対の面（３４ａ）が、前記モールド樹脂から露出されて放熱面とされていることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の半導体装置。
11. 請求項１〜１０いずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
    ウェハ（５０）に対して、前記半導体チップ（１４）に対応するチップ領域（５２）を行列状に複数形成し、前記チップ領域をダイシングにより個片化して前記半導体チップを形成する半導体チップ形成工程と、
    プレスにより、金属板（５４）から所定形状の前記第１導電部材（２２，５６）を打ち抜く第１導電部材形成工程と、
    前記電極（４６）に、前記第１導電部材を接続する第１接続工程と、
    前記パッド（４８）に、前記第２導電部材を接続する第２接続工程と、
    前記モールド樹脂（３６）を成形して、前記半導体チップ、前記電極と前記第１導電部材との接続部、及び前記パッドと前記第２導電部材との接続部を一体的に封止するモールド工程とを備え、
    前記半導体チップ形成工程では、
    前記チップ領域が、前記ウェハの厚さ方向に直交する直交面に沿う平面形状が矩形とされた基部（４０）と、該基部の四辺の少なくとも１つにおいて、該辺の一部分から前記直交面内で突出した突出部（４２）と、を有し、
    全ての前記パッドにおける少なくとも一部が、前記突出部内に位置し、
    前記アクティブ領域が、前記基部内にのみに位置して、前記直交面に沿う平面形状が矩形となり、
    行方向に隣り合う前記チップ領域において、前記突出部同士が列方向に横並びとなるように、前記チップ領域を形成し、
    前記第１導電部材形成工程では、
    前記第１導電部材における前記対向部の前記直交面に沿う平面形状が、前記アクティブ領域に対応して矩形となるように、前記第１導電部材を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。

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