JP2021190646A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子が導電部材上に搭載されてなる半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which a semiconductor element is mounted on a conductive member.
近年、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor の略)等のパワー半導体素子を備える半導体装置の分野においては、接続信頼性の向上や配線抵抗低下の観点から、ワイヤボンディングレス構造が検討されている。この種の半導体装置としては、例えば、特許文献1に記載のものが挙げられる。
In recent years, in the field of semiconductor devices including power semiconductor devices such as IGBTs (abbreviations for Insulated Gate Bipolar Transistors), wire bondingless structures have been studied from the viewpoint of improving connection reliability and reducing wiring resistance. Examples of this type of semiconductor device include those described in
特許文献1に記載の半導体装置は、半導体素子と、半導体素子を囲む枠体状の導電部材と、半導体素子と導電部材との隙間を埋める絶縁性側部と、半導体素子および導電部材の上面および下面それぞれに設けられた再配線層を備える。この半導体装置は、半導体素子の表面側にソース電極およびゲート電極を備え、半導体素子の裏面側にドレイン電極を備える。半導体素子のソース電極およびゲート電極は、それぞれ電解めっきで形成された再配線が接続されている。半導体素子のドレイン電極は、電解めっきで形成された再配線が接続され、当該再配線を介して導電部材の下面と電気的に接続されており、ソース電極およびゲート電極と共に導電部材の上面側から他の部材に電気的に接続が可能な構成である。
The semiconductor device described in
これによれば、半導体素子の各電極と他の部材とがワイヤに代わって、再配線を介して接続されることで、各電極における接続面積が大きくなり、接続信頼性が向上すると共に、再配線の厚みを大きくすることで配線抵抗も低下する。 According to this, each electrode of the semiconductor element and another member are connected via rewiring instead of the wire, so that the connection area at each electrode is increased, the connection reliability is improved, and the connection reliability is improved. By increasing the thickness of the wiring, the wiring resistance also decreases.
この半導体装置は、さらなる大電流化を可能とするためには、特にドレイン電極と導電部材とを繋ぐ再配線の厚みを大きくする必要がある。しかしながら、めっき層である再配線の厚膜化を行うと、再配線の形成工程が長くなり、製造コストが増大してしまう。 In this semiconductor device, in order to enable further increase in current, it is particularly necessary to increase the thickness of the rewiring connecting the drain electrode and the conductive member. However, if the rewiring, which is the plating layer, is thickened, the rewiring forming process becomes long and the manufacturing cost increases.
そこで、導電部材を半導体素子が収容可能な凹部を有する形状とし、半導体素子と導電部材とをはんだ等の接合材を用いて直接接合し、半導体素子と導電部材とを覆う再配線層を有する構造とすることが考えられる。 Therefore, the conductive member has a shape having a recess that can accommodate the semiconductor element, the semiconductor element and the conductive member are directly bonded using a bonding material such as solder, and the structure has a rewiring layer that covers the semiconductor element and the conductive member. Is conceivable.
この場合、半導体素子の表面側の電極面と導電部材の上面との間に段差が生じると、再配線にクラックが生じるおそれがあるため、これらの面が略同一平面上に位置するように位置合わせを行う必要がある。以下、説明の便宜上、この半導体素子と導電部材との面同士の位置合わせを単に「面の位置合わせ」と称することがある。面の位置合わせに際しては、接合材を介して半導体素子を導電部材に搭載するときの導電部材に対する半導体素子の高さ位置調整(以下、単に「高さ調整」という)が必要となる。 In this case, if a step is generated between the electrode surface on the surface side of the semiconductor element and the upper surface of the conductive member, cracks may occur in the rewiring. Therefore, these surfaces are positioned so as to be located on substantially the same plane. It is necessary to make adjustments. Hereinafter, for convenience of explanation, the alignment between the surfaces of the semiconductor element and the conductive member may be simply referred to as "surface alignment". When aligning the surfaces, it is necessary to adjust the height position of the semiconductor element with respect to the conductive member when the semiconductor element is mounted on the conductive member via the bonding material (hereinafter, simply referred to as “height adjustment”).
また、導電部材の凹部は、半導体装置の小型化の観点から、半導体素子の大きさに合わせて可能な限り小さくすることが好ましい。 Further, from the viewpoint of miniaturization of the semiconductor device, the concave portion of the conductive member is preferably made as small as possible according to the size of the semiconductor element.
しかしながら、凹部の外形寸法が半導体素子の外形寸法に近くなるほど、接合材のうち余剰な部分の逃げ場がなくなり、高さ調整が難しくなってしまい、面の位置合わせが困難となる。一方、凹部の外形寸法を半導体素子に対して大きくし過ぎると、半導体装置が大型化してしまう。 However, the closer the external dimension of the concave portion is to the external dimension of the semiconductor element, the more there is no escape place for the excess portion of the bonding material, the height adjustment becomes difficult, and the surface alignment becomes difficult. On the other hand, if the external dimensions of the recesses are made too large for the semiconductor element, the size of the semiconductor device will increase.
本発明は、上記の点に鑑み、半導体素子が凹部を有する導電部材に搭載され、半導体素子と導電部材とを覆う再配線層を有する半導体装置にて、導電部材の大型化を抑制しつつも、半導体素子と導電部材との面に位置合わせが容易な構造とすることを目的とする。 In view of the above points, the present invention is a semiconductor device in which a semiconductor element is mounted on a conductive member having a recess and has a rewiring layer covering the semiconductor element and the conductive member, while suppressing an increase in size of the conductive member. It is an object of the present invention to have a structure that can be easily aligned with the surface of the semiconductor element and the conductive member.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の半導体装置は、表面(2a)に第1電極(21)および第2電極(22)を有し、裏面(2b)に第3電極(23)を有する半導体素子(2)と、表裏の関係にある上面(4a)および下面(4b)を有し、上面の側に下面に向かって凹んだ凹部(41)と、凹部の底部(4c)に形成される貫通孔である切欠部(42)とを備える導電性のある中継部材(4)と、半導体素子および中継部材の一部を覆う封止材(5)と、半導体素子の表面、中継部材の上面および封止材の一部を覆う絶縁膜(61)と、再配線(62)とを有してなる再配線層(6)と、を備え、半導体素子は、凹部の内部に配置されると共に、第3電極が接合材(3)を介して凹部の底部に電気的に接続されており、凹部の底部に対する法線方向を底部法線方向として、底部法線方向から見て、切欠部は、半導体素子の外郭よりも内側に位置しており、再配線は、第1電極に接続される第1再配線(621)と、第2電極に接続される第2再配線(622)と、第3電極に電気的に接続される中継部材のうち上面の一部に接続される第3再配線(623)とを有してなる。
In order to achieve the above object, the semiconductor device according to
これによれば、切欠部を有する凹部の底部上に接合材を介して半導体素子が接合されるため、凹部が半導体素子の外形寸法に近い場合であっても、接合材のうち余剰部分が切欠部に流れ込む。そのため、導電部材の大型化を抑制しつつも、半導体素子と導電部材との面の位置合わせが容易な構造の半導体装置となる。 According to this, since the semiconductor element is bonded to the bottom of the recess having the notch via the bonding material, even if the recess is close to the external dimensions of the semiconductor element, the surplus portion of the bonding material is notched. It flows into the part. Therefore, the semiconductor device has a structure in which the surface of the semiconductor element and the conductive member can be easily aligned while suppressing the increase in size of the conductive member.
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 The reference numerals in parentheses attached to each component or the like indicate an example of the correspondence between the component or the like and the specific component or the like described in the embodiment described later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, the parts that are the same or equal to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
第1実施形態の半導体装置1について、図1、図2を参照して説明する。図1は、図2に示すI-I間の断面図である。
(First Embodiment)
The
〔構成〕
本実施形態の半導体装置1は、例えば図1に示すように、半導体素子2と、接合材3と、中継部材4と、封止材5と、再配線層6とを備える。半導体装置1は、中継部材4の凹部41に接合材3を介して半導体素子2が接合されており、半導体素子2および中継部材4の周囲が封止材5に覆われている。半導体装置1は、例えば、中継部材4および封止材5の一部と共に半導体素子2の表面2aを覆うように形成された再配線層6を有している。半導体装置1は、例えば、再配線層6のうち半導体素子2の表面2aに形成された電極22に接続された第2再配線622が半導体素子2の外郭の外側まで延設されたファンアウト型のパッケージ構造となっている。以下、説明の簡便化のため、ファンアウト型のパッケージ構造を「FOP構造」と称することがある。
〔composition〕
As shown in FIG. 1, for example, the
半導体素子2は、例えば、IGBT等のパワー素子とされ、公知の半導体プロセスにより形成される。半導体素子2は、例えば図1に示すように、表面2aに第1電極21および第2電極22を備え、裏面2bに第3電極23を備える。半導体素子2は、例えば、第1電極21および第3電極23が対となっており、それぞれエミッタ電極、コレクタ電極とされる。半導体素子2は、例えば、ゲート電極や信号伝送用の電極とされる複数の第2電極22を備える。つまり、半導体素子2は、例えば、第1電極21と第3電極23とを繋ぐ方向に電流が生じる縦型のパワー素子とされ、第2電極22への電圧印加によりこれらの電極間の電流制御が可能な構成である。
The
半導体素子2は、例えば図1に示すように、再配線層6のうち第1再配線621が第1電極21に、第2再配線622が第2電極22にそれぞれ接続されている。半導体素子2は、裏面2bの第3電極23が接合材3を介して導電性のある中継部材4に電気的に接続されており、中継部材4のうち半導体素子2の表面2a側の上面4aに接続された第3再配線623を通じて電気的なやり取りが可能となっている。つまり、半導体素子2は、例えば図2に示すように、再配線層6の絶縁膜61から一部が露出する再配線621〜623を介して、外部電源と電極21〜23とを電気的に接続可能な構成となっている。すなわち、半導体素子2は、半導体装置1のうち再配線層6側の外表面を一面として、一面側から再配線621〜623を通じて電極21〜23と電気的に接続可能となっている。
In the
接合材3は、例えば、はんだ等の導電性のある接合材料であり、任意の接合材料で構成される。
The joining
中継部材4は、例えば、Cu(銅)やAl(アルミニウム)等の導電性が良好な金属材料等によりなる導電部材であり、半導体素子2が搭載される凹部41を備える。中継部材4は、表裏の関係にある上面4aと下面4bとを備え、上面4a側に下面4bに向かって凹む凹部41が形成されている。
The
凹部41は、半導体素子2が収容可能な外形寸法とされ、外形寸法については半導体素子2のサイズや厚みに合わせて適宜変更され得る。
The
切欠部42は、半導体素子2を搭載する際の高さ調整において、接合材3の余剰部分が流れ込めるようにするために設けられた貫通孔である。切欠部42は、例えば、図1に示すように、凹部41のうち半導体素子2の裏面2bが接合される底部4cに形成される。切欠部42は、底部4cに対する法線方向(以下「底部法線方向」という)から見て、半導体素子2の外郭よりも内側に納まる外形とされる。切欠部42は、例えば、切削、エッチング、打ち抜き加工等の任意の加工方法により形成され得る。切欠部42は、凹部41が半導体素子2の外形寸法に近い寸法にされた場合において、半導体素子2の表面2a側と中継部材4の上面4aとの面の位置合わせをする際に、接合材3の余剰部分を逃がすためのスペースとして機能する。
The
もし中継部材4に切欠部42を設けない場合において、凹部41の外形寸法を半導体素子2に近い寸法としたとき、接合材3の余剰部分は、半導体素子2の側面2cと凹部41の壁部分との間に流れ込み、半導体素子2の表面2a側にはみ出るおそれがある。この場合、半導体素子2の表面2aと裏面2bとの間で短絡が生じてしまう。
If the
そこで、中継部材4に切欠部42を設けない場合において、上記のような事態を防止するためには、凹部41の外形寸法を半導体素子2に比べて所定以上に大きくすることが考えられる。しかしながら、これでは中継部材4を必要以上に大きくしなければならず、半導体装置1の小型化が困難となる。
Therefore, in the case where the
切欠部42を有する中継部材4は、凹部41の外形寸法を半導体素子2に近い寸法にした場合であっても、接合材3の余剰部分が切欠部42に流れ込み、半導体素子2の表面2a側に回り込むことがなくなる。つまり、切欠部42は、中継部材4を小型化しつつ、半導体素子2と中継部材4との面の位置合わせを容易とし、ひいては半導体装置1の小型化に寄与する部位である。
In the
中継部材4は、例えば図1に示すように、上面4aおよび下面4bとは異なる部分、すなわち凹部41の内部や外側の側面が封止材5に覆われている。逆に言えば、中継部材4のうち上面4aおよび下面4bは、封止材5から露出している。中継部材4は、上面4aに第3再配線623が接続されており、第3再配線623と共に半導体素子2の電流経路の一部となっている。
As shown in FIG. 1, for example, the
封止材5は、例えば、エポキシ樹脂等の任意の絶縁性の樹脂材料等により構成され、半導体素子2、接合材3および中継部材4の周囲を覆っている。封止材5は、例えば、コンプレッション成形等の任意の樹脂成形工程により形成される。封止材5は、例えば図2に示すように、その外形が中継部材4よりも大きくされ、半導体装置1の外郭の一部をなしている。
The sealing
再配線層6は、半導体素子2の表面2aと共に、中継部材の上面4aおよび封止材5の一部を覆うように、公知の再配線形成技術により形成される。再配線層6は、例えば図1に示すように、絶縁膜61と、再配線621〜623とを備える。
The
絶縁膜61は、例えば、ポリイミド等の任意の絶縁性の樹脂材料により構成され、スピンコート等の湿式成膜法により形成される。
The insulating
再配線621〜623は、例えば、Cu等の導電性材料によりなり、電解メッキ等により形成される。再配線621〜623は、例えば図1や図2に示すように、いずれも半導体装置1の一面側において、一部が絶縁膜61からから露出している。
The rewiring 621-623 is made of a conductive material such as Cu, and is formed by electrolytic plating or the like. As shown in FIGS. 1 and 2, for example, the
第1再配線621は、例えば、半導体素子2の第1電極21に接続されている。第2再配線622は、例えば、半導体素子2の第2電極22に接続され、半導体素子2の外郭よりも外側まで延設され、半導体素子2の外郭外側に位置する領域において絶縁膜61から一部が露出している。第3再配線623は、中継部材4の上面4aに接続されている。
The
なお、再配線621〜623のうち絶縁膜61から露出する部分には、例えば、Au(金)やPd(パラジウム)等により導電性を有する図示しない表面処理を施し、接合材の密着性を確保する。
The portion of the
以上が、本実施形態の半導体装置1の基本的な構成である。
The above is the basic configuration of the
〔製造方法〕
次に、本実施形態の半導体装置1の製造方法の一例について、図3A〜図3Hを参照して説明する。
〔Production method〕
Next, an example of the manufacturing method of the
まず、例えば図3Aに示すように、凹部41および切欠部42を有する中継部材4を用意し、凹部41の底部4cに切欠部42を跨ぐように接合材3を塗布する。
First, for example, as shown in FIG. 3A, a
続いて、例えば図3Bに示すように、電極21〜23が形成された半導体素子2を用意し、接合材3の上に第3電極23が当接するように半導体素子2をマウントする。
Subsequently, for example, as shown in FIG. 3B, the
次いで、例えば図3Cに示すように、平坦面101を有する高さ調整用治具100を用意し、接合材の接合工程において、平坦面101を半導体素子2の表面2a側に当接させて押し、中継部材4に対する半導体素子2の高さ調整を行う。これにより、半導体素子2の表面2a側と中継部材4の上面4aとの面の位置合わせが行われると共に、接合材3を介して半導体素子2の裏面2bと中継部材4とが底部4cにおいて接合される。また、凹部41に切欠部42が形成されていることにより、接合材3の余剰部分が切欠部42に流れ込むため、凹部41の外形寸法を半導体素子2のそれに近づけたとしても、半導体素子2の表面2a側に接合材3の余剰部分が向かうことを防止できる。
Next, for example, as shown in FIG. 3C, a
そして、例えば図3Dに示すように、金属材料やSi(シリコン)等に対する密着性が高い任意の粘着性シート(図示せず)を表面に有する支持基板200を用意し、半導体素子2の表面2a側および中継部材4の上面4aを支持基板200に仮固定する。
Then, for example, as shown in FIG. 3D, a
その後、例えば図3Eに示すように、封止材5の外形に沿ったキャビティを有する図示しない金型を用意し、エポキシ樹脂等をキャビティに投入し、コンプレッション成形等により封止材5を形成する。これにより、半導体素子2、接合材3および中継部材4の周囲を覆う封止材5が形成される。
After that, for example, as shown in FIG. 3E, a mold (not shown) having a cavity along the outer shape of the sealing
なお、中継部材4の下面4bを覆う封止材5を形成した後、研削、切削、エッチング等の封止材5の一部を除去する任意の工程を経て、図3Eに示すように封止材5から中継部材4の下面4bを露出させてもよい。
After forming the sealing
続けて、例えば図3Fに示すように、加熱等の任意の方法により支持基板200から封止材5が形成されたワークを剥離し、半導体素子2の表面2a、中継部材4の上面4aおよび封止材5の一部を覆う絶縁膜61の一部である第1層611を形成する。具体的には、例えば、ポリイミド等の絶縁性材料をスピンコート等の湿式成膜法により成膜した後、フォトリソグラフィーエッチング法により、成膜した絶縁材料のうち第1電極21、第2電極22および中継部材4の上面4aの一部を覆う部分を除去する。これにより、第1電極21、第2電極22および中継部材4の上面4aの一部を外部に露出させる所定のパターン形状とされた第1層611を形成することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 3F, for example, the work on which the sealing
なお、支持基板200からワークを剥離したとき、支持基板200に仮固定していたワークの表面(再配線層6を形成する側の面)に汚れが付着していた場合には、第1層611の形成前に、薬液やプラズマガスの照射等による洗浄工程を行ってもよい。
When the work is peeled off from the
次いで、例えば図3Gに示すように、電解メッキ等により再配線621〜623を形成する。具体的には、例えば、スパッタリングなどによりCu等によりなる図示しないシード層を成膜する。そして、第1層611と同様の工程により、図示しないシード層のうち再配線621〜623を形成する部分以外の部分を覆う所定のパターン形状とされた図示しない絶縁性のレジストを成膜する。続けて、電解メッキにより再配線621〜623を形成した後、図示しないレジストを剥離液等で除去した後、図示しないシード層のうちレジスト除去により露出した部分をエッチング液等により除去する。例えばこのような工程により、図3Gに示す再配線621〜623を形成することができる。
Then, as shown in FIG. 3G, for example, the rewiring 621-623 is formed by electrolytic plating or the like. Specifically, for example, a seed layer (not shown) made of Cu or the like is formed by sputtering or the like. Then, by the same process as that of the
最後に、第1層611と同様の方法により、絶縁膜61の残部であって、再配線621〜623の一部を露出させる所定のパターン形状とされた絶縁性の第2層612を形成する。なお、必要に応じて、無電解メッキ等の任意の方法により、再配線621〜623のうち絶縁膜61から露出する部分に導電性のメッキ層あるいはバンプなどの表面処理を施し、当該露出する部分に外部露出層を形成してもよい。
Finally, by the same method as the
なお、再配線層6は、図1に示す例に限定されるものではなく、より多層に積層された構成であってもよい。この場合、例えば図3Fないし図3Hで説明した工程を繰り返すことで、より多層の構成とされた再配線層6を形成することができる。
The
本実施形態によれば、切欠部42を有する凹部41の底部4c上に接合材3を介して半導体素子2が接合されるため、凹部41が半導体素子2の外形寸法に近い場合であっても、接合材3のうち余剰部分が切欠部42に流れ込む。そのため、中継部材4の大型化を抑制しつつも、半導体素子2と中継部材4との面の位置合わせが容易な構造の半導体装置1となる。
According to the present embodiment, since the
また、半導体装置1は、別途、金属クリップやワイヤなどを用いずに、半導体素子2の裏面2b側の第3電極23が中継部材4の下面4bあるいは上面4aの第3再配線623を通じて外部と電気的に接続可能であるため、簡略化かつ小型化された構造となる。
Further, in the
(第2実施形態)
第2実施形態の半導体装置1について、図4〜図7を参照して説明する。本実施形態の半導体装置1は、例えば、パワーカード等に適用され得る。
(Second Embodiment)
The
図4では、見易くして構成を分かりやすくするため、後述するモールド樹脂8および封止材5の外郭を二点鎖線で示している。また、図4では、第2再配線622および第3再配線623のうち絶縁膜61から露出する部分の外郭、および後述するリードフレーム71〜73の外郭を実線で示している。さらに、図4では、後述する第1リードフレーム71に接続される第1再配線621のうち絶縁膜61から露出する部分の外郭を破線で示している。
In FIG. 4, the outer shells of the
本実施形態の半導体装置1は、半導体素子2の電極21〜23に接続されるリードフレーム71〜73と、封止材5およびリードフレーム71〜73の一部を覆うモールド樹脂8とをさらに備える点で上記第1実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
The
リードフレーム71〜73は、例えば、Cu等の導電性のある金属材料等で構成され、図4に示すように、それぞれ再配線621〜623に接続される。リードフレーム71〜73は、例えば、再配線621〜623への接合からモールド樹脂8の成形工程までは図示しないタイバー等により連結されており、モールド樹脂8の成形後に図示しないタイバー等を除去することで最終的に分離した状態とされる。
The lead frames 71 to 73 are made of, for example, a conductive metal material such as Cu, and are connected to the
第1リードフレーム71は、例えば、図5に示すように、接合材3を介して第1再配線621に接続される基部711と、基部711のうち第1再配線621との接続面側から外部に向かって延設された複数のリード部712とを備える。
As shown in FIG. 5, for example, the
基部711は、第1再配線621との接合面とは反対側の一面がモールド樹脂8から露出している。基部711は、複数のリード部712よりも厚みが大きくされ、例えばヒートシンクとしても機能する。基部711は、第1再配線621を覆う一方で、第2再配線622および第3再配線623とは位置をずらして配置される。
One surface of the
複数のリード部712は、例えば、図4に示すように、基部711から外部に向かって方向を揃えて延設されると共に、互いに所定の間隔を隔てて平行配置された、櫛歯形状とされている。リード部712は、隣接する他のリード部712との間に、第3再配線623に接続される第3リードフレーム73が配置可能な程度に互いに距離を隔てて配置される。複数のリード部712の間隔は、第3再配線623のうち絶縁膜61から露出する部分のサイズに応じて適宜変更され得る。複数のリード部712は、それぞれ一部がモールド樹脂8から突出したアウターリードとなっている。
As shown in FIG. 4, for example, the plurality of
第2リードフレーム72は、例えば図4や図5に示すように、接合材3を介して第2再配線622に接続されている。第2リードフレーム72は、例えば、第2電極22と同数とされ、それぞれ異なる第2再配線622に接続される。複数の第2リードフレーム72は、それぞれその一部がモールド樹脂8の側面のうち第1リードフレーム71のリード部712や第3リードフレーム73が突出する面とは反対側の面から突出したアウターリードとなっている。
The
第3リードフレーム73は、第3再配線623と同数とされ、第3再配線623が複数形成される場合には、複数とされる。第3リードフレーム73は、例えば図6に示すように、接合材3を介して第3再配線623に接続され、中継部材4を通じて第3電極23に電気的に接続されている。第3リードフレーム73は、例えば、複数設けられる場合には、図4に示すように、第1リードフレーム71のうち隣接するリード部712の間に配置される。言い換えると、第3リードフレーム73は、複数設けられる場合、例えば図7に示すように、第1リードフレーム71のリード部712と交互に配置され、リード部712と互い違いの状態になっている。第3リードフレーム73は、一部がモールド樹脂8の側面のうちリード部712が突出する面と同じ面から突出したアウターリードとなっている。
The number of the third lead frames 73 is the same as that of the
モールド樹脂8は、例えば、エポキシ樹脂等の任意の絶縁性の樹脂材料により構成され、トランスファー成形等の任意の樹脂成型法により形成される。モールド樹脂8は、例えば図4〜図6に示すように、封止材5の一部、再配線層6およびリードフレーム71〜73の一部を覆っている。
The
本実施形態によっても、凹部41および切欠部42を備える中継部材4に半導体素子2が面の位置合わせをされた状態で搭載されており、小型化および構造の簡略化がなされた半導体装置1となる。また、第1電極21に接続された複数のリード部712と第3電極23に電気的に接続された第3リードフレーム73とが互い違いに配置されることで、各端子の電流を分流させることができるため、低インダクタンス化の効果も得られる。
Also in this embodiment, the
(第3実施形態)
第3実施形態の半導体装置1について、図8〜図10を参照して説明する。
(Third Embodiment)
The
以下、説明の便宜上、上記第1実施形態の半導体装置に相当する半導体素子2、中継部材4、封止材5の一部および再配線層6の一部によりなるユニットを「素子部1a」、「素子部1b」と称する。
Hereinafter, for convenience of explanation, the unit including the
図8では、見易くして構成を分かりやすくするため、素子部1a、1bの外郭を二点鎖線で、素子部1a、1bの半導体素子2の外郭および後述する制御素子9の外郭を破線でそれぞれ示している。また、図8では、素子部1a、1bの半導体素子2および制御素子9を再配線層6の内部で接続する後述する内部配線として機能する第2再配線622を破線で示すと共に、第2再配線622のうち代表的なもの以外のものを省略している。
In FIG. 8, in order to make the structure easy to see and understand, the outer shells of the
本実施形態の半導体装置1は、例えば図8に示すように、素子部1aに加えて、素子部1bと、素子部1a、1bの半導体素子2の駆動制御に用いられる制御素子9とをさらに備える点で上記第1実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
In the
素子部1a、1bは、例えば図9に示すように、その基本的な構成については第1実施形態の半導体装置1とほぼ同じであるが、素子部1bの第1電極21と素子部1aの第3電極23とが素子部1bの第1再配線621を介して電気的に接続されている。つまり、素子部1a、1bは、直列接続された構成となっている。素子部1a、1bは、図9に示すように、共通の封止材5および再配線層6により覆われている。
As shown in FIG. 9, for example, the
再配線層6は、本実施形態では、再配線621〜623に加えて、例えば図10に示すように、制御素子9の電極パッド91に接続され、一部が絶縁膜61から露出する第4再配線624を備える。さらに、再配線層6は、本実施形態では、例えば図8に示すように、複数の第2再配線622を備え、少なくとも一部の第2再配線622が素子部1aの半導体素子2または素子部1bの半導体素子2と制御素子9とを電気的に接続する内部配線とされている。内部配線とされた第2再配線622は、例えば、それぞれ異なる半導体素子2の第2電極22および制御素子9の電極パッド91に接続され、これらの電気的なやり取りを可能にしている。なお、再配線層6は、例えば、上記第1実施形態と同様の工程により形成される。
In the present embodiment, the
第1再配線621は、例えば、図8や図9に示すように、本実施形態では、半導体素子2の外郭よりも大きな平面サイズとされ得る。また、素子部1bの第1再配線621は、例えば図9に示すように、素子部1a側に向かって延設され、素子部1aの第3再配線623に接続されている。
As shown in FIGS. 8 and 9, for example, the
第2再配線622は、本実施形態では、絶縁膜61内において、第1再配線621のうち絶縁膜61の膜平面方向に沿って延設された部分とは異なる部分に配置され、第1再配線621とは電気的に独立している。第2再配線622は、複数形成され、その一部または全部が素子部1aまたは素子部1bと制御素子9とを接続し、その全域が絶縁膜61に覆われた内部配線とされる。
In the present embodiment, the
第3再配線623は、例えば図9に示すように、本実施形態では、少なくとも素子部1aの中継部材4の上面4aに形成されると共に、絶縁膜61の内部において素子部1bの第1再配線621と接続されている。
As shown in FIG. 9, for example, the
制御素子9は、例えば、素子部1a、1bそれぞれの半導体素子2に接続され、個々の半導体素子2の電流制御に用いられる制御IC(集積回路)を備える。制御素子9は、例えば、IGBT等のパワー素子に対応した任意の電源制御用の素子とされ得る。制御素子9は、例えば図10に示すように、一面9aに複数の電極パッド91を備え、複数の電極パッド91の少なくとも一部には第4再配線624が接続されている。制御素子9は、第4再配線624を介して外部電源等と電気的に接続でき、内部配線とされた第2再配線622を介して素子部1a、1bの駆動制御が可能な状態とされている。
The
つまり、本実施形態の半導体装置1は、第4再配線624を介して制御素子9を駆動させることで、素子部1a、1bの電流制御が可能な構成となっている。
That is, the
なお、本実施形態の半導体装置1は、基本的には上記第1実施形態と同様の製造工程により製造される。まず、素子部1a、1bを構成する半導体素子2および凹部41と切欠部42を有する中継部材4を用意し、接合材3を介してこれらの部材を接合しつつ、面の位置合わせを行う。そして、電極パッド91を有する制御素子9を用意し、半導体素子2が接合された中継部材4と共に、制御素子9の一面9a側を支持基板200に仮固定する。続けて、図示しない金型を用いて、半導体素子2、接合材3、中継部材4および制御素子9を覆う封止材5を形成する。次いで、封止材5の形成後、ワークを支持基板200から剥離し、公知の再配線形成技術により再配線層6を形成する。本実施形態の半導体装置1は、例えば上記した工程を経て、製造され得る。
The
本実施形態によれば、上記第1実施形態と同様の効果が得られることに加え、複数の半導体素子2を有する構成であっても、個々の素子部1a、1bが小型化かつ簡略化された構成であるため、パッケージ全体として小型化および簡略化がされる効果が得られる。また、素子部1aと素子部1b、素子部1aまたは素子部1bと制御素子9とを再配線621〜623により接続することで、別途、金属クリップやワイヤを用いる必要がなくなり、低背化、小型化がなされた構造となる。
According to the present embodiment, in addition to obtaining the same effect as that of the first embodiment, the
なお、上記の例では、1つの半導体素子2および中継部材4を有してなる素子部が2つである構成について説明したが、これに限定されるものではなく、素子部を3つ以上有していてもよいし、制御素子9が複数であってもよい。
In the above example, the configuration in which one
(他の実施形態)
本発明は、実施例に準拠して記述されたが、本発明は当該実施例や構造に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
Although the present invention has been described in accordance with the examples, the present invention is not limited to the examples and the structure, and can be appropriately modified within the scope of the claims.
1a、1b・・・素子部、2・・・半導体素子、21〜23・・・(第1〜第3)電極、
3・・・接合材、4・・・中継部材、4a・・・上面、4b・・・下面、
4c・・・底部、41・・・凹部、42・・・切欠部、5・・・封止材、
6・・・再配線層、61・・・絶縁膜、621〜624・・・(第1〜第4)再配線、
71〜73・・・(第1〜第3)リードフレーム、711・・・基部、
712・・・リード部、8・・・モールド樹脂、9・・・制御素子、9a・・・一面、
91・・・電極パッド
1a, 1b ... Element part, 2 ... Semiconductor element, 21 to 23 ... (1st to 3rd) electrodes,
3 ... Joining material, 4 ... Relay member, 4a ... Top surface, 4b ... Bottom surface,
4c ... bottom, 41 ... recess, 42 ... notch, 5 ... encapsulant,
6 ... Rewiring layer, 61 ... Insulating film, 621-624 ... (1st to 4th) rewiring,
71-73 ... (1st to 3rd) lead frames, 711 ... base,
712 ... Lead part, 8 ... Mold resin, 9 ... Control element, 9a ... One side,
91 ... Electrode pad
Claims (6)
表裏の関係にある上面(4a)および下面(4b)を有し、前記上面の側に前記下面に向かって凹んだ凹部(41)と、前記凹部の底部(4c)に形成される貫通孔である切欠部(42)とを備える導電性のある中継部材(4)と、
前記半導体素子および前記中継部材の一部を覆う封止材(5)と、
前記半導体素子の前記表面、前記中継部材の前記上面および前記封止材の一部を覆う絶縁膜(61)と、再配線とを有してなる再配線層(6)と、を備え、
前記半導体素子は、前記凹部の内部に配置されると共に、前記第3電極が接合材(3)を介して前記凹部の前記底部に電気的に接続されており、
前記凹部の前記底部に対する法線方向を底部法線方向として、前記底部法線方向から見て、前記切欠部は、前記半導体素子の外郭よりも内側に位置しており、
前記再配線は、前記第1電極に接続される第1再配線(621)と、前記第2電極に接続される第2再配線(622)と、前記第3電極に電気的に接続される前記中継部材のうち前記上面の一部に接続される第3再配線(623)とを有してなる、半導体装置。 A semiconductor device (2) having a first electrode (21) and a second electrode (22) on the front surface (2a) and a third electrode (23) on the back surface (2b).
It has an upper surface (4a) and a lower surface (4b) that are in a front-to-back relationship, and is a recess (41) recessed toward the lower surface on the upper surface side and a through hole formed in the bottom portion (4c) of the recess. A conductive relay member (4) having a notch (42) and
A sealing material (5) that covers a part of the semiconductor element and the relay member, and
A rewiring layer (6) having an insulating film (61) covering the surface of the semiconductor element, the upper surface of the relay member, and a part of the encapsulant, and rewiring is provided.
The semiconductor element is arranged inside the recess, and the third electrode is electrically connected to the bottom of the recess via a bonding material (3).
The notch is located inside the outer shell of the semiconductor element when viewed from the bottom normal direction with the normal direction of the recess with respect to the bottom as the bottom normal direction.
The rewiring is electrically connected to the first rewiring (621) connected to the first electrode, the second rewiring (622) connected to the second electrode, and the third electrode. A semiconductor device comprising a third rewiring (623) connected to a part of the upper surface of the relay member.
前記再配線層は、個々の前記第2電極に接続される複数の前記第2再配線を有している、請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor element is a power element that generates a current in a direction connecting the first electrode and the third electrode, and has a plurality of the second electrodes.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the rewiring layer has a plurality of the second rewiring connected to each of the second electrodes.
複数の前記第2再配線に電気的に接続される複数の第2リードフレーム(72)と、
前記第3再配線に電気的に接続される複数の第3リードフレーム(73)と、
前記封止材の側面、前記再配線層、前記第1リードフレームの一部、複数の前記第2リードフレームの一部および複数の前記第3リードフレームの一部を覆うモールド樹脂(8)と、をさらに備える、請求項2に記載の半導体装置。 A first lead frame (71) having a base portion (711) electrically connected to the first rewiring and a plurality of lead portions (712) extending from the base portion to the outside.
A plurality of second lead frames (72) electrically connected to the plurality of the second rewiring, and a plurality of second lead frames (72).
A plurality of third lead frames (73) electrically connected to the third rewiring, and
With the mold resin (8) covering the side surface of the sealing material, the rewiring layer, a part of the first lead frame, a part of the plurality of second lead frames, and a part of the plurality of third lead frames. The semiconductor device according to claim 2, further comprising.
複数の前記素子部の前記半導体素子それぞれに電気的に接続され、複数の前記半導体素子の駆動制御に用いられる制御素子(9)と、をさらに有し、
前記封止材は、複数の前記素子部で共通する部材であって、前記制御素子のうち複数の電極パッド(91)を備える一面(9a)とは異なる部分を覆っており、
前記再配線層は、複数の前記素子部、前記制御素子および前記封止材の一部を覆う共通の部材であって、複数の前記電極パッドに接続され、一部が前記絶縁膜から露出する第4再配線(624)をさらに有し、
前記第2再配線は、複数設けられると共に、少なくとも一部が前記絶縁膜に覆われ、かつ前記第2電極と前記電極パッドとを電気的に接続する内部配線である、請求項2に記載の半導体装置。 A plurality of the element portions and a portion formed by the semiconductor element, the relay member, and the rewiring layer are used as element portions (1a, 1b).
Further, it has a control element (9) electrically connected to each of the semiconductor elements of the plurality of element portions and used for drive control of the plurality of semiconductor elements.
The sealing material is a member common to the plurality of element portions, and covers a portion of the control element different from the one surface (9a) provided with the plurality of electrode pads (91).
The rewiring layer is a common member that covers a plurality of the element portions, the control element, and a part of the sealing material, and is connected to the plurality of electrode pads, and a part of the rewiring layer is exposed from the insulating film. Further having a fourth rewiring (624),
2. The second rewiring is an internal wiring that is provided in plurality, is at least partially covered with the insulating film, and electrically connects the second electrode and the electrode pad. Semiconductor device.
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