JP2022179747A - 半導体装置 - Google Patents

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    • H01L2224/05638Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/11013Involving a permanent auxiliary member, i.e. a member which is left at least partly in the finished device, e.g. coating, dummy feature for holding or confining the bump connector, e.g. solder flow barrier
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    • H01L2224/118Post-treatment of the bump connector
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    • H01L2224/1184Reworking, e.g. shaping involving a mechanical process, e.g. planarising the bump connector
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    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/1302Disposition
    • H01L2224/13022Disposition the bump connector being at least partially embedded in the surface
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    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099Material
    • H01L2224/131Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13101Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
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    • H01L2224/12Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099Material
    • H01L2224/131Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13147Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
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    • H01L2224/291Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29101Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
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    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/29198Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298Fillers
    • H01L2224/29299Base material
    • H01L2224/293Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29338Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29339Silver [Ag] as principal constituent
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    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/29198Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298Fillers
    • H01L2224/29299Base material
    • H01L2224/293Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29338Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29344Gold [Au] as principal constituent
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    • H01L2224/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099Material
    • H01L2224/29198Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
    • H01L2224/29298Fillers
    • H01L2224/29299Base material
    • H01L2224/293Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/29338Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/29347Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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Abstract

【課題】放熱性を向上できる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置131は、第1主面9および第2主面10を有する半導体基板6と、第1主面9を被覆する主面絶縁層7と、主面絶縁層7側の第1裏面26およびその反対側の第1表面25を有し、第1表面25側に配置された少なくとも1つの第1電極29を含み、主面絶縁層7の上に配置された第1チップ21と、主面絶縁層7側の第2裏面115およびその反対側の第2表面114を有し、第2裏面115側に配置された第2電極118を含み、主面絶縁層7の上に配置された第2チップ112と、半導体基板6の上で第1チップ21の第1電極29および第2チップ112の第2電極118を電気的に接続する接続配線161と、半導体基板6の上で第1チップ21、第2チップ112および接続配線161を封止する封止絶縁層8と、を含む。【選択図】図16

Description

本発明は、半導体装置に関する。
特許文献1には、電子部品の一例としてのパワーモジュール半導体装置が開示されている。このパワーモジュール半導体装置は、セラミック基板を含む。セラミック基板の上には、半導体デバイスおよび端子電極が配置されている。
端子電極は、セラミック基板の側面を横切って、セラミック基板の内側の領域から外側の領域に引き出されている。端子電極は、ボンディングワイヤを介して半導体デバイスに電気的に接続されている。
半導体デバイスの上には、柱状電極が立設されている。セラミック基板、半導体デバイス、柱状電極および端子電極の一部は、樹脂層によって封止されている。樹脂層は、セラミック基板の外面の全域に亘って形成されている。
特開2013-172044号公報
従来のパワーモジュール半導体装置では、セラミック基板の外面の全面が樹脂層によって被覆されているため、半導体デバイスで生じた熱が樹脂層に籠り易い。そのため、樹脂層外に端子電極を引き出すことによって、樹脂層内の熱を樹脂層外に放散させている。端子電極は、ボンディングワイヤ等の接続部材を介して半導体デバイスに接続される必要がある。電子部品の小型化は、この種のデザインによって阻害される。
そこで、一実施形態は、放熱性を向上できる半導体装置を提供する。
一実施形態は、一方側の第1主面および他方側の第2主面を有する基板と、一方側の第1チップ主面および他方側の第2チップ主面、ならびに、前記第1チップ主面および/または前記第2チップ主面に形成された複数の電極を有し、前記基板の前記第1主面に配置されたチップと、前記基板の前記第2主面を露出させるように前記基板の前記第1主面の上で前記チップを封止し、前記基板の前記第1主面に対向する封止主面を有する封止絶縁層と、前記封止絶縁層の前記封止主面から露出するように前記封止絶縁層を貫通して形成され、前記チップの前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続された複数の外部端子と、を含む、電子部品を提供する。
この電子部品によれば、基板の第2主面が封止絶縁層から露出している。したがって、基板の側面から外部端子を引き出さなくても、チップで生じた熱を基板の第2主面から外部に放散させることができる。
しかも、基板の側面から外部端子を引き出す必要がないので、ボンディングワイヤ等の接続部材を使用しなくて済む。これにより、部品点数の削減によるシュリンク化を達成できる。よって、小型化および放熱性の向上の両立を図ることができる電子部品を提供できる。
一実施形態は、一方側の第1主面および他方側の第2主面を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記第1主面に形成された主面絶縁層と、複数の電極を有し、前記主面絶縁層に配置された半導体チップと、前記半導体基板の前記第2主面を露出させるように前記半導体基板の前記第1主面において前記半導体チップを封止し、前記半導体基板の前記第1主面に対向する封止主面を有する封止絶縁層と、前記封止絶縁層の前記封止主面から露出するように前記封止絶縁層を貫通して形成され、前記半導体チップの前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続された複数の外部端子と、を含む、半導体装置を提供する。
この半導体装置によれば、半導体基板の第2主面が封止絶縁層から露出している。したがって、半導体基板の側面から外部端子を引き出さなくても、半導体チップで生じた熱を半導体基板の第2主面から外部に放散させることができる。
しかも、半導体基板の側面から外部端子を引き出す必要がないので、ボンディングワイヤ等の接続部材を使用しなくて済む。これにより、部品点数の削減によるシュリンク化を達成できる。よって、小型化および放熱性の向上の両立を図ることができる半導体装置を提供できる。
特に、この半導体装置によれば、半導体基板の第1主面に主面絶縁層が形成されている。これにより、半導体基板による放熱効果の利益を享受しながら、半導体チップの印加電圧に対する絶縁耐量を向上できる。
一実施形態は、一方側の第1主面および他方側の第2主面を有する半導体基板と、前記第1主面を被覆する主面絶縁層と、前記主面絶縁層の上に配置された第1チップであって、前記主面絶縁層側の第1裏面および前記第1裏面とは反対側の第1表面を有し、前記第1表面側に配置された少なくとも1つの第1電極を含む前記第1チップと、前記第1チップから間隔を空けて前記主面絶縁層の上に配置された第2チップであって、前記主面絶縁層側の第2裏面および前記第2裏面とは反対側の第2表面を有し、前記第2裏面側に配置された第2電極を含む前記第2チップと、前記半導体基板の上で前記第1チップの前記第1表面側の前記第1電極および前記第2チップの前記第2裏面側の前記第2電極を電気的に接続する接続配線と、前記半導体基板の上で前記第1チップ、前記第2チップおよび前記接続配線を封止する封止絶縁層と、を含む、半導体装置を提供する。
この半導体装置によれば、第1チップや第2チップで生じた熱を半導体基板によって吸収し、外部に放散させることができる。特に、この半導体装置によれば、第1チップおよび第2チップが主面絶縁層を挟んで第1主面の上に配置されている。したがって、半導体基板による放熱効果の利益を享受しながら、第1チップや第2チップに係る印加電圧に対する絶縁耐量を主面絶縁層によって向上できる。
上述のまたはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る電子部品の斜視図である。 図2は、図1の電子部品の内部構造を説明するための平面図である。 図3は、図2のIII-III線に沿う断面図である。 図4は、図2のIV-IV線に沿う断面図である。 図5Aは、図1の電子部品の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図5Bは、図5Aの後の工程を示す断面図である。 図5Cは、図5Bの後の工程を示す断面図である。 図5Dは、図5Cの後の工程を示す断面図である。 図5Eは、図5Dの後の工程を示す断面図である。 図5Fは、図5Eの後の工程を示す断面図である。 図5Gは、図5Fの後の工程を示す断面図である。 図5Hは、図5Gの後の工程を示す断面図である。 図5Iは、図5Hの後の工程を示す断面図である。 図5Jは、図5Iの後の工程を示す断面図である。 図5Kは、図5Jの後の工程を示す断面図である。 図6は、図3に対応する部分の断面図であって、本発明の第2実施形態に係る電子部品の構造を説明するための図である。 図7は、図4に対応する部分の断面図であって、図6の電子部品の構造を説明するための図である。 図8は、図3に対応する部分の断面図であって、本発明の第3実施形態に係る電子部品の構造を説明するための図である。 図9は、図4に対応する部分の断面図であって、図8の電子部品の構造を説明するための図である。 図10Aは、図8の電子部品の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図10Bは、図10Aの後の工程を示す断面図である。 図10Cは、図10Bの後の工程を示す断面図である。 図10Dは、図10Cの後の工程を示す断面図である。 図10Eは、図10Dの後の工程を示す断面図である。 図11は、図3に対応する部分の断面図であって、本発明の第4実施形態に係る電子部品の構造を説明するための図である。 図12Aは、図11の電子部品の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図12Bは、図12Aの後の工程を示す断面図である。 図12Cは、図12Bの後の工程を示す断面図である。 図13は、図3に対応する部分の断面図であって、本発明の第5実施形態に係る電子部品の構造を説明するための図である。 図14は、本発明の第6実施形態に係る電子部品の構造を説明するための図である。 図15は、本発明の第7実施形態に係る電子部品の内部構造を説明するための平面図である。 図16は、図15のXVI-XVI線に沿う断面図である。 図17は、図15に示す電子部品の電気的構造を説明するための回路図である。 図18は、図3に対応する部分の断面図であって、本発明の第8実施形態に係る電子部品の構造を説明するための図である。
図1は、本発明の第1実施形態に係る電子部品1の斜視図である。
電子部品1は、半導体スイッチング素子の一例としてのMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)を含む半導体装置である。電子部品1は、大電流のスイッチング制御を行うMISFETを含んでいてもよい。MISFETは、この形態では、チップの一方面側にゲート電極、ソース電極およびソースセンス電極を有し、チップの他方面側にドレイン電極を有する所謂縦型構造を有している。
図1を参照して、電子部品1は、直方体形状の部品本体2を含む。部品本体2は、一方側の実装面3、他方側の非実装面4、ならびに、実装面3および非実装面4を接続する側面5を含む。実装面3は、電子部品1が実装基板等の接続対象物に実装される場合に、接続対象物と対向する対向面である。
実装面3および非実装面4は、それらの法線方向から見た平面視(以下、単に「平面視」という。)において、四角形状(この形態では長方形状)に形成されている。部品本体2の側面5は、研削面であってもよい。側面5は、研削加工痕を有していてもよい。
部品本体2は、基板6、主面絶縁層7および封止絶縁層8を含む積層構造を有している。基板6は、直方体形状に形成されている。基板6は、一方側の第1基板主面9、他方側の第2基板主面10、ならびに、第1基板主面9および第2基板主面10を接続する基板側面11を含む。基板6は、第1基板主面9および第2基板主面10の双方において回路素子を有さない素子未形成基板であり、MISFETで発生した熱を効率良く外部に放散させる。
第1基板主面9および第2基板主面10は、平面視において四角形状(この形態では長方形状)に形成されている。基板6の第2基板主面10は、部品本体2の非実装面4を形成している。基板6の基板側面11は、部品本体2の側面5の一部を形成している。
基板6は、100W/mK以上の熱伝導率を有する材料によって形成されていることが好ましい。基板6は、半導体素子や半導体装置等の製造の用に供する材料によって形成された基板を含んでいてもよい。つまり、基板6は、半導体基板を含んでいてもよい。
半導体基板は、熱伝導率、入手性、加工性、コスト面等の観点から、他の材料よりも優れている。基板6として半導体基板を用いた場合、その厚さは、MISFETへの応力およびや放熱性を考慮して50μm以上1000μm以下であることが好ましい。
基板6は、不純物が添加された半導体基板であってもよいし、不純物が添加されていない半導体基板であってもよい。半導体基板は、単結晶基板であってもよいし、多結晶基板であってもよい。
半導体基板は、シリコン基板、炭化シリコン基板、サファイア基板または化合物半導体基板を含んでいてもよい。化合物半導体基板には、窒化物半導体基板および酸化物半導体基板が含まれてもよい。この形態では、基板6が、半導体基板の一例としてのシリコン基板からなる例について説明する。
主面絶縁層7は、基板6の第1基板主面9の全域を被覆している。主面絶縁層7は、MISFETおよび基板6の間を絶縁するために設けられている。主面絶縁層7は、本実施形態では、単層構造を有している。基板6に放熱板等が取り付けられる場合、主面絶縁層7は、MISFETおよび放熱板等の間も絶縁する。主面絶縁層7は、部品本体2の側面5の一部を形成している。主面絶縁層7は、少なくとも1MV/cm以上の絶縁破壊電界強度を有していることが好ましい。
主面絶縁層7は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたは酸窒化アルミニウムのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
主面絶縁層7は、CVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長)法やPVD(Physical Vapor Deposition:物理気相成長)法等の半導体製造プロセスによって形成されていることが好ましい。これらの方法によれば、主面絶縁層7の膜質を向上できる。
これにより、比較的小さい厚さを有していながらも、充分に高い絶縁破壊電界強度を有する主面絶縁層7を形成できる。また、主面絶縁層7の厚さを小さくすることにより、熱伝導率の低下を抑制できる。したがって、第2基板主面10側に放熱器等を接続させることにより、さらなる放熱効果を得ることができる。
主面絶縁層7の厚さは、0.1μm以上100μm以下であってもよい。主面絶縁層7の厚さは、熱伝導率および製造効率からみて0.1μm以上10μm以下であることが好ましい。主面絶縁層7は、比較的高い熱伝導率を有する絶縁材料によって形成されていることが好ましい。
たとえば、窒化シリコンの熱伝導率は、酸化シリコンの熱伝導率よりも高い。したがって、主面絶縁層7の絶縁材料としては、窒化シリコンが採用されることが好ましい。窒化シリコンの他、酸化シリコンの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する絶縁材料は、主面絶縁層7の絶縁材料として適切である。
封止絶縁層8は、直方体形状に形成されている。封止絶縁層8は、たとえばMISFETを湿気等から保護する。封止絶縁層8は、一方側の第1封止主面12、他方側の第2封止主面13、ならびに、第1封止主面12および第2封止主面13を接続する封止側面14を含む。第1封止主面12および第2封止主面13は、平面視において四角形状(この形態では長方形状)に形成されている。
封止絶縁層8の第1封止主面12は、部品本体2の実装面3を形成している。封止絶縁層8の第2封止主面13は、主面絶縁層7に接続されている。封止絶縁層8の封止側面14は、部品本体2の側面5の一部を形成している。封止絶縁層8の封止側面14および基板6の基板側面11は、ほぼ面一に形成されている。
封止絶縁層8は、酸化シリコン、窒化シリコン、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂のうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。封止絶縁層8は、ポジティブタイプまたはネガティブタイプのフォトレジストを含んでいてもよい。封止絶縁層8は、この形態では、エポキシ樹脂を含む封止樹脂層からなる。
封止絶縁層8の厚さは、主面絶縁層7の厚さよりも大きい。封止絶縁層8の厚さは、10μm以上8000μm以下(本実施形態では300μm程度)であってもよい。
電子部品1は、ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18を含む。ゲート外部端子15、ソース外部端子16およびソースセンス外部端子17は、それぞれチップ側外部端子として形成されている。ドレイン外部端子18は、配線層側外部端子として形成されている。
ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、後述するMISFET24のゲート端子電極層28、ソース端子電極層29、ソースセンス端子電極層30およびドレイン端子電極層31にそれぞれ電気的に接続される(図5等も併せて参照)。
ゲート外部端子15、ソース外部端子16およびソースセンス外部端子17は、平面視において部品本体2の一端部側の領域に形成されている。ドレイン外部端子18は、平面視において部品本体2の他端部側の領域に形成されている。
ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、いずれも封止絶縁層8を貫通しており、封止絶縁層8の第1封止主面12から露出している。つまり、ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、いずれも部品本体2の実装面3から露出している。
ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、いずれも、基板6の周縁によって取り囲まれた領域内に形成されている。つまり、ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、基板6の基板側面11を横切ることなく、基板6の第1基板主面9の上の領域に配置されている。
ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、平面視において四角形状にそれぞれ形成されている。ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、平面視において四角形状以外の任意の形状にそれぞれ形成されていてもよい。ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、平面視において円形状にそれぞれ形成されていてもよい。
このように、電子部品1は、部品本体2の実装面3から複数の外部端子が露出し、部品本体2の非実装面4および側面5からはいずれの外部端子も露出していない構造を有している。
図2は、図1の電子部品1の内部構造を説明するための平面図である。図3は、図2のIII-III線に沿う断面図である。図4は、図2のIV-IV線に沿う断面図である。
図2~図4を参照して、電子部品1は、配線層20およびMISFETチップ21を含む。配線層20は、主面絶縁層7の上に形成されている。具体的には、配線層20は、主面絶縁層7を直接被覆し、主面絶縁層7によって基板6から電気的に絶縁されている。配線層20は、平面視において四角形状に形成されている。配線層20は、より具体的には、基板6の長手方向に沿って延びる長方形状に形成されている。配線層20は、銅を主成分に含む銅配線層であってもよい。
配線層20は、主面絶縁層7側からこの順に積層された銅シード層および銅めっき層を含んでいてもよい。配線層20は、チタンを含むバリア層を含んでいてもよい。この場合、銅シード層は、バリア層の上に形成されていてもよい。
配線層20は、第1接続領域22および第2接続領域23を含む。第1接続領域22および第2接続領域23は、それぞれ、異なる部材が接続される領域である。第1接続領域22は、平面視において基板6の一端部側の領域に形成されている。第2接続領域23は、平面視において第1接続領域22に対して基板6の他端部側の領域に形成されている。
配線層20は、第1接続領域22および第2接続領域23を含む限り、任意の形態を取り得る。たとえば、配線層20は、島状の第1接続領域22、島状の第2接続領域23、ならびに、第1接続領域22および第2接続領域23を接続するライン状の接続領域を含んでいてもよい。
この場合、第1接続領域22および第2接続領域23は、平面視において四角形状、円形状等の任意の形状に形成されていてもよい。また、接続領域は、第1接続領域22および第2接続領域23の間の領域において、選択的に引き回されていてもよい。
MISFETチップ21は、直方体形状のチップ本体24を含む。チップ本体24は、一方側の第1チップ主面25、他方側の第2チップ主面26、ならびに、第1チップ主面25および第2チップ主面26を接続するチップ側面27を含む。MISFETチップ21の第1チップ主面25は、回路素子(この形態ではMISFET)が形成された素子形成面である。
MISFETチップ21は、Siを含むチップ本体24を有するSi-MISFETチップであってもよい。Si-MISFETチップの耐圧は、30V以上4500V以下であってもよい。MISFETチップの耐圧は、ドレイン/ソース間に印加可能な最大の電圧VDSによって定義される。
MISFETチップ21は、化合物半導体を含むチップ本体24を有するMISFETチップであってもよい。チップ本体24は、化合物半導体として、窒化物半導体または酸化物半導体を含んでいてもよい。
窒化物半導体は、窒化ガリウム(GaN)を含んでいてもよい。酸化物半導体は、酸化ガリウム(Ga)を含んでいてもよい。化合物半導体を含むMISFETチップの耐圧は、600V以上10000V以下であってもよい。
MISFETチップ21は、SiCを含むチップ本体24を有するSiC-MISFETチップであってもよい。SiC-MISFETチップの耐圧は、600V以上15000V以下であってもよい。
とりわけ、化合物半導体を含むMISFETチップやSiC-MISFETチップでは、大電流に起因する発熱によって高温になり得る。電子部品1は、これらハイパワー型のチップに対して有益な構造を有している。
MISFETチップ21は、ゲート端子電極層28、ソース端子電極層29、ソースセンス端子電極層30およびドレイン端子電極層31を含む。ゲート端子電極層28、ソース端子電極層29およびソースセンス端子電極層30は、チップ本体24の第1チップ主面25の上に選択的に形成されている。ドレイン端子電極層31は、チップ本体24の第2チップ主面26に接続されている。
MISFETチップ21は、基板6の第1基板主面9にチップ本体24の第2チップ主面26を対向させた姿勢で、配線層20の第1接続領域22に接合されている。ドレイン端子電極層31は、導電性接合材32を介して配線層20の第1接続領域22に接合されている。つまり、配線層20は、ドレイン配線層を形成している。MISFETチップ21は、主面絶縁層7によって基板6から電気的に絶縁されている。
導電性接合材32は、低融点金属または金属製ペーストを含んでいてもよい。低融点金属は、半田等を含んでいてもよい。金属製ペーストは、銅ペースト、銀ペースト、金ペースト等を含んでいてもよい。
ゲート端子電極層28、ソース端子電極層29、ソースセンス端子電極層30およびドレイン端子電極層31の配置、形状、大きさ等は、特定の形態に限定されるものではない。ゲート端子電極層28、ソース端子電極層29、ソースセンス端子電極層30およびドレイン端子電極層31の配置、形状、大きさ等は、MISFETチップ21の仕様に基づいて種々の形態を採り得る。
たとえば、ゲート端子電極層28、ソース端子電極層29および/またはソースセンス端子電極層30は、島状のパッド部、および、パッド部からチップ本体24の第1チップ主面25の上に選択的に引き回された線状のライン部を含んでいてもよい。
MISFETチップ21は、チップ本体24の第1チップ主面25の上に形成された多層配線構造を含んでいてもよい。多層配線構造は、配線層および絶縁層が交互に積層された構造を有していてもよい。ゲート端子電極層28、ソース端子電極層29および/またはソースセンス端子電極層30は、多層配線構造において最上配線層として形成されていてもよい。
図3および図4を参照して、封止絶縁層8は、基板6の第1基板主面9の上(より具体的には主面絶縁層7の上)においてMISFETチップ21を封止している。さらに具体的には、封止絶縁層8は、主面絶縁層7の上において配線層20のうちMISFETチップ21から露出した部分を直接被覆し、MISFETチップ21を直接被覆している。封止絶縁層8には、ゲートパッド開口33、ソースパッド開口34、ソースセンスパッド開口35およびドレインパッド開口36が形成されている。
ゲートパッド開口33は、MISFETチップ21のゲート端子電極層28を選択的に露出させている。ソースパッド開口34は、MISFETチップ21のソース端子電極層29を選択的に露出させている。
ソースセンスパッド開口35は、MISFETチップ21のソースセンス端子電極層30を選択的に露出させている。ドレインパッド開口36は、配線層20の第2接続領域23を選択的に露出させている。
ゲート外部端子15は、ゲートパッド開口33に埋め込まれている。ゲート外部端子15は、ゲートパッド開口33内において、ゲート端子電極層28に接続されている。ゲート外部端子15は、チップ本体24の第1チップ主面25の法線方向に沿って立設された柱状のゲート柱状電極層40を含む。
ゲート柱状電極層40は、外部接続されるゲート接続部41を含む。ゲート接続部41は、封止絶縁層8の第1封止主面12から露出している。ゲート接続部41は、封止絶縁層8の第1封止主面12に対して面一な接続面を有している。
ゲート柱状電極層40は、銅を主成分に含む銅電極層であってもよい。ゲート柱状電極層40は、銅シード層、および、銅シード層の上に形成された銅めっき層を含んでいてもよい。ゲート柱状電極層40は、チタンを含むバリア層をさらに含んでいてもよい。この場合、銅シード層は、バリア層の上に形成されていてもよい。
ソース外部端子16は、ソースパッド開口34に埋め込まれている。ソース外部端子16は、ソースパッド開口34内において、ソース端子電極層29に接続されている。ソース外部端子16は、チップ本体24の第1チップ主面25の法線方向に沿って立設された柱状のソース柱状電極層42を含む。
ソース柱状電極層42は、外部接続されるソース接続部43を含む。ソース接続部43は、封止絶縁層8の第1封止主面12から露出している。ソース接続部43は、封止絶縁層8の第1封止主面12に対して面一な接続面を有している。ソース柱状電極層42は、ゲート柱状電極層40の構成と同様の構成を有していてもよい。
ソースセンス外部端子17は、ソースセンスパッド開口35に埋め込まれている。ソースセンス外部端子17は、ソースセンスパッド開口35内において、ソースセンス端子電極層30に接続されている。ソースセンス外部端子17は、チップ本体24の第1チップ主面25の法線方向に沿って立設された柱状のソースセンス柱状電極層44を含む。
ソースセンス柱状電極層44は、外部接続されるソースセンス接続部45を含む。ソースセンス柱状電極層44は、封止絶縁層8の第1封止主面12から露出している。ソースセンス接続部45は、封止絶縁層8の第1封止主面12に対して面一な接続面を有している。ソースセンス柱状電極層44は、ゲート柱状電極層40の構成と同様の構成を有していてもよい。
ドレイン外部端子18は、ドレインパッド開口36に埋め込まれている。ドレイン外部端子18は、ドレインパッド開口36内において、配線層20の第2接続領域23に接続されている。
ドレイン外部端子18は、配線層20を介してMISFETチップ21のドレイン端子電極層31に電気的に接続されている。ドレイン外部端子18は、基板6の第1基板主面9の法線方向に沿って立設された柱状のドレイン柱状電極層46を含む。
ドレイン柱状電極層46は、外部接続されるドレイン接続部47を含む。ドレイン柱状電極層46は、封止絶縁層8の第1封止主面12から露出している。ドレイン接続部47は、封止絶縁層8の第1封止主面12に対して面一な接続面を有している。ドレイン柱状電極層46は、ゲート柱状電極層40の構成と同様の構成を有していてもよい。
以上、電子部品1では、基板6が、比較的高い熱伝導率を有する半導体基板からなる。基板6の基板側面11は封止絶縁層8から露出している。しかも、電子部品1では、基板6の基板6の基板側面11も封止絶縁層8から露出している。
したがって、基板6の基板側面11から外部端子を引き出さなくても、MISFETチップ21で生じた熱を、基板6の第2基板主面10および基板側面11から外部に効率的に放散させることができる。これにより、封止絶縁層8の内部の温度上昇を適切に抑制できる。
しかも、基板6の基板側面11からゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18を引き出す必要がない。したがって、MISFETチップ21に対するこれらの外部端子の接続に、ボンディングワイヤ等の接続部材を使用しなくて済む。その結果、部品点数の削減によるシュリンク化を達成できる。よって、小型化および放熱性の向上の両立を図ることができる電子部品1を提供できる。
特に、電子部品1では、ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、いずれも、その全域が、基板6の周縁によって取り囲まれた領域内に形成されている。
さらに、ゲート外部端子15、ソース外部端子16およびソースセンス外部端子17は、平面視においてMISFETチップ21の周縁に取り囲まれた四角形状の領域内に収まっている。
これにより、基板6の第1基板主面9に沿って隣り合うように、MISFETチップ21、ゲート外部端子15、ソース外部端子16およびソースセンス外部端子17を配置しなくて済む。よって、複数の外部端子のレイアウトの観点から、電子部品1の小型化を適切に図ることができる。
また、基板6が半導体基板からなる場合には、半導体装置の製造プロセスを利用して電子部品1を製造できる。つまり、微細化された基板6の上に、微細なMISFETチップ21を配置できる。よって、基板6が半導体基板からなる場合には、半導体装置の製造プロセスの観点からも、電子部品1の小型化を図ることができる。
また、電子部品1では、基板6の第1基板主面9の上に主面絶縁層7が形成されている。これにより、半導体基板による放熱効果の利益を享受しながら、MISFETチップ21の印加電圧に対する絶縁耐量を向上できる。特に、主面絶縁層7が窒化シリコンからなる場合には、放熱性の向上および絶縁耐量の向上を適切に図ることができる。
また、電子部品1では、基板6の第1基板主面9の上に配線層20が形成されている。この配線層20は、MISFETチップ21の平面視面積よりも大きい平面視面積を有している。
これにより、MISFETチップ21で生じた熱を、配線層20を介して主面絶縁層7および基板6に効率的に伝達できる。よって、封止絶縁層8の内部の温度上昇を効率的に抑制できる。
小型の電子部品では、電流経路の面積の縮小に起因して抵抗値が高まると考えられる。この点、電子部品1では、ゲート外部端子15がゲート柱状電極層40を含む。また、ソース外部端子16がソース柱状電極層42を含む。また、ソースセンス外部端子17がソースセンス柱状電極層44を含む。また、ドレイン外部端子18がドレイン柱状電極層46を含む。
これにより、ボンディングワイヤ等の接続部材と比べて比較的広い面積の電流経路を確保できる。よって、抵抗値の上昇を抑制できる。とりわけ、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46が、いずれも銅を含む場合には、抵抗値の上昇を効果的に抑制できる。
さらに、電子部品1では、ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、いずれも部品本体2の実装面3から露出している。
これにより、電子部品1が実装基板等の接続対象物に実装された場合、これら複数の外部端子を介して、MISFETチップ21で生じた熱を接続対象物に伝達させることができる。よって、複数の外部端子を放熱性の向上に寄与させることもできる。
図5A~図5Kは、図1の電子部品1の製造方法の一例を説明するための断面図である。電子部品1の製造工程では、複数の電子部品1が同時に製造されるが、図5A~図5Kでは、説明の便宜上、2つの電子部品1が形成される領域のみが示されている。
まず、図5Aを参照して、基板6のベースとなる板状のベース基板51が準備される。ベース基板51の材料は、基板6の材料に応じて選択される。ベース基板51は、この形態では、シリコンウエハからなる。
ベース基板51は、一方側の第1基板主面52および他方側の第2基板主面53を含む。ベース基板51の第1基板主面52は、基板6の第1基板主面9に対応している。ベース基板51の第2基板主面53は、基板6の第2基板主面10に対応している。
ベース基板51には、複数の部品形成領域54および複数の部品形成領域54を区画する境界領域55が設定される。部品形成領域54は、電子部品1が形成される領域である。境界領域55は、ダイシングラインである。
次に、図5Bを参照して、ベース基板51の第1基板主面52の上に主面絶縁層7が形成される。ここでは、窒化シリコンからなる主面絶縁層7が形成される。主面絶縁層7は、達成すべき絶縁耐圧に応じた厚さで形成される。
主面絶縁層7の厚さは、0.1μm以上100μm以下(好ましくは0.1μm以上10μm以下)であってもよい。主面絶縁層7は、CVD法またはPVD法によって形成されてもよい。
窒化シリコンに代えてまたはこれに加えて、酸化シリコンを含む主面絶縁層7が形成されてもよい。この場合、主面絶縁層7は、CVD法によって形成されてもよい。主面絶縁層7は、酸化処理法によって、ベース基板51の表面を酸化させることにより形成されてもよい。酸化処理法は、熱酸化処理法であってもよいし、ウェット酸化処理法であってもよい。
次に、図5Cを参照して、配線層20が、各部品形成領域54に形成される。この工程では、まず、チタンを含むバリア層(図示せず)および銅シード層(図示せず)が、主面絶縁層7の上に形成される。バリア層および銅シード層は、スパッタ法によってそれぞれ形成されてもよい。
次に、銅めっき層(図示せず)が、銅シード層の上に形成される。銅めっき層は、電解銅めっき法によって形成されてもよい。次に、バリア層、銅シード層および銅めっき層を含む積層膜が、レジストマスク(図示せず)を介するエッチング法によって選択的に除去される。これにより、配線層20が、各部品形成領域54に形成される。
次に、図5Dを参照して、MISFETチップ21が、各配線層20に接合される。MISFETチップ21は、導電性接合材32を介して、各配線層20の第1接続領域22に接合される。
導電性接合材32は、半田であってもよい。MISFETチップ21の構成および各配線層20に対するMISFETチップ21の接続形態は、図1~図4において述べた通りである。
次に、図5Eを参照して、所定のパターンを有するレジストマスク56が、主面絶縁層7の上に形成される。レジストマスク56は、複数の開口57を有している。複数の開口57は、レジストマスク56において、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46を形成すべき領域をそれぞれ露出させている。
次に、図5Fを参照して、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46が、複数の開口57内に形成される。ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46は、レジストマスク56の複数の開口57を介する電解銅めっき法によって形成されてもよい。
次に、図5Gを参照して、レジストマスク56が除去される。これにより、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46が立設した状態で残存する。
ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46は、レジストマスク56を介する電解銅めっき法に代えて、焼成プロセスを利用して形成されてもよい。
焼成プロセスでは、まず、柱状電極層のベースとなる導電性ペーストが主面絶縁層7の上に塗布される。導電性ペーストは、銅ペーストであってもよい。次に、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46に対応するパターンで、導電性ペーストの不要な部分が除去される。
その後、導電性ペーストが焼成される。これにより、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46が形成される。
次に、図5Hを参照して、封止絶縁層8のベースとなる封止樹脂58が、主面絶縁層7の上に塗布される。封止樹脂58は、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂を含んでいてもよい。
封止樹脂58は、主面絶縁層7の上において、配線層20、MISFETチップ21、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46を一括して封止する。
封止絶縁層8は、酸化シリコンまたは窒化シリコンによって形成されてもよい。この場合、酸化シリコンまたは窒化シリコンは、CVD法によって、主面絶縁層7の上に堆積されてもよい。
次に、図5Iを参照して、MISFETチップ21の第2チップ主面26側から、封止樹脂58の外面が部分的に除去される。封止樹脂58の外面は、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46が露出するまで除去される。封止樹脂58の除去工程は、研削法によって行われてもよい。
これにより、図5Jを参照して、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46が露出する封止絶縁層8が形成される。
次に、図5Kを参照して、境界領域55に沿ってベース基板51が切断される。ベース基板51は、ダイシングブレードによる研削によって切断されてもよい。これにより、一枚のベース基板51から複数の電子部品1が切り出される。
ベース基板51は、エッチング法によって切断されてもよい。エッチング法は、プラズマエッチング法であってもよい。この場合、研削加工痕を有さない側面5を有する部品本体2が形成される。以上を含む工程を経て、電子部品1が製造される。
図6は、図3に対応する部分の断面図であって、本発明の第2実施形態に係る電子部品61の構造を説明するための図である。図7は、図4に対応する部分の断面図であって、図6の電子部品61の構造を説明するための図である。以下では、電子部品1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
ゲート外部端子15は、この形態では、ゲート柱状電極層40の上に形成されたゲート導電接合層62を含む。ゲート導電接合層62は、ゲート接続部41に電気的に接続されている。ゲート導電接合層62は、ゲート接続部41の上に形成されている。
ゲート導電接合層62は、封止絶縁層8の第1封止主面12を被覆する被覆部を有していてもよい。ゲート導電接合層62は、その全体が、ゲートパッド開口33から露出している。ゲート導電接合層62は、低融点金属を含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。ゲート導電接合層62は、凸湾曲状の外面を有していてもよい。
ソース外部端子16は、ソース柱状電極層42の上に形成されたソース導電接合層63を含む。ソース導電接合層63は、ソース接続部43に電気的に接続されている。ソース導電接合層63は、ソース接続部43の上に形成されている。
ソース導電接合層63は、封止絶縁層8の第1封止主面12を被覆する被覆部を有していてもよい。ソース導電接合層63は、その全体が、ソースパッド開口34から露出している。ソース導電接合層63は、低融点金属を含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。ソース導電接合層63は、凸湾曲状の外面を有していてもよい。
ソースセンス外部端子17は、ソースセンス柱状電極層44の上に形成されたソースセンス導電接合層64を含む。ソースセンス導電接合層64は、ソースセンス接続部45に電気的に接続されている。ソースセンス導電接合層64は、ソースセンス接続部45の上に形成されている。
ソースセンス導電接合層64は、封止絶縁層8の第1封止主面12を被覆する被覆部を有していてもよい。ソースセンス導電接合層64は、その全体が、ソースセンスパッド開口35から露出している。
ソースセンス導電接合層64は、低融点金属を含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。ソースセンス導電接合層64は、凸湾曲状の外面を有していてもよい。
ドレイン外部端子18は、ドレイン柱状電極層46の上に形成されたドレイン導電接合層65を含む。ドレイン導電接合層65は、ドレイン接続部47に電気的に接続されている。ドレイン導電接合層65は、ドレイン接続部47の上に形成されている。
ドレイン導電接合層65は、封止絶縁層8の第1封止主面12を被覆する被覆部を有していてもよい。ドレイン導電接合層65は、その全体が、ドレインパッド開口36から露出している。ドレイン導電接合層65は、低融点金属を含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。ドレイン導電接合層65は、凸湾曲状の外面を有していてもよい。
電子部品61は、電子部品1の製造方法において、ゲート導電接合層62、ソース導電接合層63、ソースセンス導電接合層64およびドレイン導電接合層65を形成する工程をさらに実施することによって製造できる。
導電接合層の形成工程は、前述の封止樹脂58の研削工程(図5J参照)の後、前述のベース基板51の切断工程(図5K参照)に先立って実施され得る。導電接合層は、電解半田めっき法によって形成されてもよい。
以上、電子部品61によっても、電子部品1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。
図8は、図3に対応する部分の断面図であって、本発明の第3実施形態に係る電子部品71の構造を説明するための図である。図9は、図4に対応する部分の断面図であって、図8の電子部品71の構造を説明するための図である。以下では、電子部品1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
ゲート外部端子15は、ゲート柱状電極層40に代えて、ゲート電極膜72およびゲート導電接合層73を含む。ゲート電極膜72は、ゲート導電接合層73の下地を成す下地層であり、UBM(under bump metal)層とも称される。ゲート電極膜72は、ゲートパッド開口33の内壁に沿って膜状に形成されている。ゲート電極膜72は、ゲートパッド開口33内において、凹状の空間を区画している。
ゲート電極膜72は、ゲートパッド開口33外の領域において、封止絶縁層8の第1封止主面12を被覆する被覆部74を有している。ゲート電極膜72は、銅膜、金膜、チタン膜またはニッケル膜のうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。
ゲート導電接合層73は、ゲート電極膜72の上に形成されている。ゲート導電接合層73は、ゲートパッド開口33を埋めている。ゲート導電接合層73は、封止絶縁層8の第1封止主面12よりも上方に突出している。
ゲート導電接合層73は、ゲートパッド開口33外の領域において、ゲート電極膜72の被覆部74を被覆している。ゲート導電接合層62は、低融点金属を含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。ゲート導電接合層62は、凸湾曲状の外面を有していてもよい。
ソース外部端子16は、ソース柱状電極層42に代えて、ソース電極膜75およびソース導電接合層76を含む。ソース電極膜75は、ソース導電接合層76の下地を成す下地層であり、UBM層とも称される。ソース電極膜75は、ソースパッド開口34の内壁に沿って膜状に形成されている。ソース電極膜75は、ソースパッド開口34内において、凹状の空間を区画している。
ソース電極膜75は、ソースパッド開口34外の領域において、封止絶縁層8の第1封止主面12を被覆する被覆部77を有している。ソース電極膜75は、銅膜、金膜、チタン膜またはニッケル膜のうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。
ソース導電接合層76は、ソース電極膜75の上に形成されている。ソース導電接合層76は、ソースパッド開口34を埋めて、封止絶縁層8の第1封止主面12よりも上方に突出している。
ソース導電接合層76は、ソースパッド開口34外の領域において、ソース電極膜75の被覆部77を被覆している。ソース導電接合層76は、低融点金属を含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。ソース導電接合層76は、凸湾曲状の外面を有していてもよい。
ソースセンス外部端子17は、ソースセンス柱状電極層44に代えて、ソースセンス電極膜78およびソースセンス導電接合層79を含む。ソースセンス電極膜78は、ソースセンス導電接合層79の下地を成す下地層であり、UBM層とも称される。
ソースセンス電極膜78は、ソースセンスパッド開口35の内壁に沿って膜状に形成されている。ソースセンス電極膜78は、ソースセンスパッド開口35内において、凹状の空間を区画している。
ソースセンス電極膜78は、ソースセンスパッド開口35外の領域において、封止絶縁層8の第1封止主面12を被覆する被覆部80を有している。ソースセンス電極膜78は、銅膜、金膜、チタン膜またはニッケル膜のうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。
ソースセンス導電接合層79は、ソースセンス電極膜78の上に形成されている。ソースセンス導電接合層79は、ソースセンスパッド開口35を埋めて、封止絶縁層8の第1封止主面12よりも上方に突出している。
ソースセンス導電接合層79は、ソースセンスパッド開口35外の領域において、ソースセンス電極膜78の被覆部80を被覆している。ソースセンス電極膜78は、低融点金属を含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。ソースセンス電極膜78は、凸湾曲状の外面を有していてもよい。
ドレイン外部端子18は、ドレイン柱状電極層46(図3参照)に代えて、ドレイン電極膜81およびドレイン導電接合層82を含む。ドレイン電極膜81は、ドレイン導電接合層82の下地を成す下地層であり、UBM層とも称される。
ドレイン電極膜81は、ドレインパッド開口36の内壁に沿って膜状に形成されている。ドレイン電極膜81は、ドレインパッド開口36内において、凹状の空間を区画している。
ドレイン電極膜81は、ドレインパッド開口36外の領域において、封止絶縁層8の第1封止主面12を被覆する被覆部83を有している。ドレイン電極膜81は、銅膜、金膜、チタン膜またはニッケル膜のうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。
ドレイン導電接合層82は、ドレイン電極膜81の上に形成されている。ドレイン導電接合層82は、ドレインパッド開口36を埋めて、封止絶縁層8の第1封止主面12よりも上方に突出している。
ドレイン導電接合層82は、ドレインパッド開口36外の領域において、ドレイン電極膜81の被覆部83を被覆している。ドレイン導電接合層82は、低融点金属を含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。ドレイン導電接合層82は、凸湾曲状の外面を有していてもよい。
図10A~図10Eは、図8の電子部品71の製造方法の一例を説明するための断面図である。ここでは、前述の第1実施形態に係る電子部品1の製造工程と共通の工程については、具体的な説明を省略する。
まず、図10Aを参照して、MISFETチップ21の接合工程後のベース基板51が準備される(図5Dも併せて参照)。
次に、図10Bを参照して、封止絶縁層8のベースとなる封止樹脂84が、主面絶縁層7の上に塗布される。封止樹脂84は、主面絶縁層7の上において、配線層20およびMISFETチップ21を一括して封止する。
次に、図10Cを参照して、封止樹脂84に、ゲートパッド開口33、ソースパッド開口34、ソースセンスパッド開口35およびドレインパッド開口36が形成される。封止樹脂84がフォトレジストからなる場合、各開口は、露光および現像によって形成されてもよい。
封止樹脂84は、酸化シリコンまたは窒化シリコン等の絶縁材料によって形成されてもよい。酸化シリコンまたは窒化シリコンは、CVD法によって、主面絶縁層7の上に堆積されてもよい。封止樹脂84が絶縁材料からなる場合、各開口は、エッチング法によって形成されてもよい。
次に、図10Dを参照して、ゲート電極膜72、ソース電極膜75、ソースセンス電極膜78およびドレイン電極膜81が形成される。この工程では、まず、スパッタ法および/または電解めっき法によって導電材料層が形成される。
次に、導電材料層が、レジストマスク(図示せず)を介するエッチング法によって選択的に除去される。これにより、ゲート電極膜72、ソース電極膜75、ソースセンス電極膜78およびドレイン電極膜81が形成される。
次に、図10Eを参照して、ゲート導電接合層62、ソース導電接合層76、ソースセンス導電接合層79およびドレイン導電接合層82が形成される。各導電接合層は、電解半田めっき法によって形成されてもよい。
その後、境界領域55に沿ってベース基板51が切断される(図5Kも併せて参照)。これにより、一枚のベース基板51から複数の電子部品71が切り出される。以上の工程を経て、電子部品71が製造される。
以上、電子部品71によっても、電子部品1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。
図11は、図3に対応する部分の断面図であって、本発明の第4実施形態に係る電子部品91の構造を説明するための図である。以下では、電子部品1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
電子部品91は、MISFETチップ21で生じた熱を外部に放散させる放熱構造92を含む。放熱構造92は、基板6の第2基板主面10に設けられている。
放熱構造92は、この形態では、基板6の第2基板主面10に形成されたフィン構造93を含む。フィン構造93は、基板6の第2基板主面10において、基板6の第2基板主面10から第1基板主面9に向かって掘り下げられた1つのまたは複数のトレンチ94を含む。各トレンチの深さは、1μm以上500μm以下であってもよい。
フィン構造93が1つのトレンチ94を含む場合、1つのトレンチ94は、平面視において格子状、葛折り状、櫛歯状または螺旋状に形成されていてもよい。フィン構造93が複数のトレンチ94を含む場合、複数のトレンチ94は、平面視においてストライプ状またはドット状に形成されていてもよい。これら種々の平面視形状が組み合わされた1つのまたは複数のトレンチ94が形成されていてもよい。
図12A~図12Cは、図11の電子部品91の製造方法の一例を説明するための断面図である。ここでは、前述の第1実施形態に係る電子部品1の製造工程と共通の工程については、具体的な説明を省略する。
フィン構造93を形成する工程は、前述のベース基板51の切断工程(図5K参照)に先立って、任意のタイミングで実施され得る。以下では、フィン構造93を形成する工程が、ベース基板51の準備工程(図5A参照)の後、主面絶縁層7の形成工程(図5B参照)に先立って実施される例について説明する。
図12Aを参照して、ベース基板51の準備後、所定のパターンを有するレジストマスク95が、ベース基板51の第2基板主面53に形成される。レジストマスク95は、トレンチ94を形成すべき領域を選択的に露出させる開口96を有している。
次に、図12Bを参照して、レジストマスク95を介するエッチング法により、ベース基板51の不要な部分が除去される。これにより、ベース基板51の第2基板主面53に1つのまたは複数のトレンチ94を含むフィン構造93が形成される。
次に、図12Cを参照して、レジストマスク95が除去される。その後、図5B~図5Kの工程が順に実行されて、電子部品91が製造される。
以上、電子部品91によっても、電子部品1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。
また、電子部品91によれば、基板6の第2基板主面10にフィン構造93を含む放熱構造92が形成されている。フィン構造93によれば、基板6の表面積を増加させることができる。これにより、MISFETチップ21から基板6に伝達された熱を、外部に効率よく放散させることができる。
また、電子部品91によれば、基板6の一部の領域を利用して、フィン構造93を形成できる。これにより、たとえば金属製ヒートシンクなどの放熱器具を、基板6の第2基板主面10に取り付けなくて済む。したがって、実装面3および非実装面4の法線方向に沿って部品本体2が厚化することを抑制できる。よって、電子部品91の小型化を図りながら、放熱性を向上できる。
放熱構造92は、フィン構造93に加えて、放熱部材としての金属膜を含んでいてもよい。金属膜は、基板6の第2基板主面10およびトレンチ94の内壁に沿って形成されていてもよい。
金属膜は、第2基板主面10の全域を被覆し、トレンチ94の内部の全域を満たしていてもよい。金属膜は、銅膜、金膜、銀膜、ニッケル膜、チタン膜、アルミニウム膜等を含んでいてもよい。
金属膜は、スパッタ法および/またはめっき法によって形成されてもよい。金属膜を形成する工程は、前述のレジストマスク95の除去工程(図12Cも併せて参照)の後、任意のタイミングで実施され得る。このような構造の放熱構造92によれば、基板6の放熱性を一層高めることができる。
第2実施形態の構造、または、第3実施形態の構造、もしくは、第2実施形態の構造および第3実施形態の構造が組み合わされた構成が、電子部品91に適用されてもよい。
図13は、図3に対応する部分の断面図であって、本発明の第5実施形態に係る電子部品101の構造を説明するための図である。以下では、電子部品1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
電子部品101は、MISFETチップ21で生じた熱を外部に放散させる放熱構造102を含む。放熱構造102は、基板6の第2基板主面10に設けられている。放熱構造102は、この形態では、基板6の第2基板主面10を被覆する放熱部材103を含む。
放熱部材103は、基板6の第2基板主面10に接続された放熱板であってもよい。放熱板は、金属板であってもよい。金属板は、銅板、金板、ニッケル板、チタン板、アルミニウム板等を含んでいてもよい。
放熱部材103は、放熱板に代えて、スパッタ法および/またはめっき法によって形成された金属膜であってもよい。金属膜は、銅膜、金膜、銀膜、ニッケル膜、チタン膜、アルミニウム膜等を含んでいてもよい。放熱部材103を形成する工程は、前述のベース基板51の切断工程(図5Kも併せて参照)に先立って実施され得る。
以上、電子部品101によっても、電子部品1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。
また、電子部品101によれば、基板6の第2基板主面10に放熱部材103を含む放熱構造102が形成されている。これにより、MISFETチップ21から基板6に伝達された熱を、外部に効率よく放散させることができる。
特に、金属膜を含む放熱部材103によれば、実装面3および非実装面4の法線方向に沿って部品本体2が厚化することを抑制できる。よって、電子部品101の小型化を図りながら、放熱性を向上できる。
第2実施形態の構造、第3実施形態の構造、または、第4実施形態の構造、もしくは、第2~第4実施形態の構造の内の任意の2つの構成または3つの構成が組み合わされた構成が、電子部品101に適用されてもよい。
図14は、本発明の第6実施形態に係る電子部品111の構造を説明するための図である。以下では、電子部品1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
電子部品111は、半導体整流素子の一例としてのダイオードを含む半導体装置である。ダイオードとしては、pn接合ダイオード、ファーストリカバリーダイオード、ツェナーダイオード、ショットキーバリアダイオード等の種々のダイオードが採用され得る。本実施形態では、ダイオードとしてショットキーバリアダイオードが採用されている。
電子部品111は、MISFETチップ21に代えてダイオードチップ112を含む。ダイオードチップ112は、直方体形状のチップ本体113を含む。チップ本体113は、一方側の第1チップ主面114、他方側の第2チップ主面115、ならびに、第1チップ主面114および第2チップ主面115を接続するチップ側面116を含む。
ダイオードチップ112は、Siを含むチップ本体113を有するSi-ダイオードチップであってもよい。Si-ダイオードチップの耐圧は、30V以上6500V以下であってもよい。Si-ダイオードチップの耐圧は、アノード/カソード間に印加可能な最大の逆方向電圧VRによって定義される。
ダイオードチップ112は、化合物半導体を含むチップ本体113を有するダイオードチップであってもよい。チップ本体113は、化合物半導体としての窒化物半導体または酸化物半導体を含んでいてもよい。
窒化物半導体は、窒化ガリウム(GaN)を含んでいてもよい。酸化物半導体は、酸化ガリウム(Ga)を含んでいてもよい。化合物半導体を含むダイオードチップの耐圧は、600V以上10000V以下であってもよい。
ダイオードチップ112は、SiCを含むチップ本体113を有するSiC-ダイオードチップであってもよい。SiC-ダイオードチップの耐圧は、600V以上15000V以下であってもよい。
とりわけ、化合物半導体を含むダイオードチップやSiC-ダイオードチップでは、大電流に起因する発熱によって高温になり得る。電子部品111は、これらハイパワー型のダイオードチップに対して有益な構造を有している。
ダイオードチップ112は、カソード端子電極層117およびアノード端子電極層118を含む。カソード端子電極層117は、チップ本体113の第1チップ主面114の上に形成されている。アノード端子電極層118は、チップ本体113の第2チップ主面115の上に形成されている。
ダイオードチップ112は、基板6の第1基板主面9にチップ本体113の第2チップ主面115を対向させた姿勢で、基板6の第1基板主面9の上に配置されている。アノード端子電極層118は、導電性接合材119を介して配線層20の第1接続領域22に接合されている。つまり、配線層20は、アノード配線層を形成している。
導電性接合材119は、低融点金属または金属製ペーストを含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。金属製ペーストは、銅ペースト、銀ペースト、金ペースト等を含んでいてもよい。
カソード端子電極層117およびアノード端子電極層118の配置、形状、大きさ等は、特定の形態に限定されるものではない。カソード端子電極層117およびアノード端子電極層118の配置、形状、大きさ等は、ダイオードチップ112の仕様に基づいて種々の形態が採用され得る。
カソード端子電極層117は、第1チップ主面114の上に形成された島状のパッド部、および、パッド部から第1チップ主面114の上に選択的に引き回された線状のライン部を含んでいてもよい。
アノード端子電極層118は、第1チップ主面114の上に形成された島状のパッド部、および、パッド部から第2チップ主面115の上に選択的に引き回された線状のライン部を含んでいてもよい。
ダイオードチップ112は、チップ本体113の第1チップ主面114および/または第2チップ主面115の上に形成された多層配線構造を含んでいてもよい。多層配線構造は、配線層および絶縁層が交互に積層された構造を有していてもよい。
第1チップ主面114の上に多層配線構造が形成されている場合、カソード端子電極層117は、多層配線構造において最上配線層として形成されていてもよい。第2チップ主面115の上に多層配線構造が形成されている場合、アノード端子電極層118は、多層配線構造において最上配線層として形成されていてもよい。
ダイオードチップ112は、複数(2つ以上)のカソード端子電極層117を含んでいてもよい。ダイオードチップ112は、複数(2つ以上)のアノード端子電極層118を含んでいてもよい。
封止絶縁層8には、カソードパッド開口120およびアノードパッド開口121が形成されている。カソードパッド開口120は、ダイオードチップ112のカソード端子電極層117を選択的に露出させている。アノードパッド開口121は、配線層20の第2接続領域23を選択的に露出させている。
電子部品111は、カソード外部端子122およびアノード外部端子123を含む。カソード外部端子122は、チップ側外部端子として形成されている。アノード外部端子123は、配線層側外部端子として形成されている。
カソード外部端子122は、カソードパッド開口120に埋め込まれている。カソード外部端子122は、カソードパッド開口120内において、カソード端子電極層117に接続されている。
カソード外部端子122は、チップ本体113の第1チップ主面114の法線方向に沿って立設された柱状のカソード柱状電極層124を含む。カソード柱状電極層124は、外部接続されるカソード接続部125を含む。
カソード接続部125は、封止絶縁層8の第1封止主面12から露出している。カソード接続部125は、封止絶縁層8の第1封止主面12に対して面一な接続面を有している。カソード柱状電極層124は、銅を含んでいてもよい。
アノード外部端子123は、アノードパッド開口121に埋め込まれている。アノード外部端子123は、アノードパッド開口121内において、配線層20の第2接続領域23に接続されている。アノード外部端子123は、配線層20を介してダイオードチップ112のアノード端子電極層118に電気的に接続されている。
アノード外部端子123は、基板6の第1基板主面9の法線方向に沿って立設された柱状のアノード柱状電極層126を含む。アノード柱状電極層126は、外部接続されるアノード接続部127を含む。
アノード接続部127は、封止絶縁層8の第1封止主面12から露出している。アノード接続部127は、封止絶縁層8の第1封止主面12に対して面一な接続面を有している。アノード柱状電極層126は、銅を含んでいてもよい。
電子部品111は、前述の電子部品1の製造方法とほぼ同様の工程を経て製造できる。以上、MISFETチップ21に代えてダイオードチップ112を含む電子部品111によっても、電子部品1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。
ダイオードチップ112は、基板6の第1基板主面9にチップ本体113の第1チップ主面114を対向させた姿勢で、基板6の第1基板主面9の上に配置されていてもよい。つまり、アノードおよびカソードの接続形態が入れ替わった構造が採用されてもよい。この場合、カソード端子電極層117が、導電性接合材119を介して配線層20の第1接続領域22に接合される。つまり、配線層20は、カソード配線層を形成する。
第2実施形態の構造、第3実施形態の構造、第4実施形態の構造または第5実施形態の構造、もしくは、第2~第5実施形態の内の任意の2つの構造、3つの構造または4つの構造が組み合わされた構成が、電子部品111に適用されてもよい。
図15は、本発明の第7実施形態に係る電子部品131の内部構造を説明するための平面図である。図16は、図15のXVI-XVI線に沿う断面図である。以下では、電子部品1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
図15および図16を参照して、電子部品131は、複数のチップを含む半導体パワーモジュールである。電子部品131は、MISFETチップ21に加えて、ダイオードチップ112およびICチップ132(制御チップ)を含む。基板6の第1基板主面9に対するMISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132の配置位置は任意であり、特定の配置位置に限定されるものではない。
電子部品131は、MISFETチップ21用の第1配線層133、ダイオードチップ112用の第2配線層134、および、ICチップ132用の第3配線層135を含む。第1配線層133、第2配線層134および第3配線層135は、前述の配線層20と同様の構造を有している。
第1配線層133には、MISFETチップ21およびドレイン外部端子18が接続されている。第1配線層133に対するMISFETチップ21およびドレイン外部端子18の接続態様は、前述の電子部品1の場合と同様である。
第2配線層134には、ダイオードチップ112が接続されている。第2配線層134に対するダイオードチップ112の接続態様は、前述の電子部品111の場合と同様である。ただし、この形態では、カソード外部端子122およびアノード外部端子123は、設けられていない。
第3配線層135には、入力外部端子136およびICチップ132が接続されている。入力外部端子136は、配線層側外部端子として形成されている。入力外部端子136は、ICチップ132に電力を供給するための端子である。入力外部端子136は、第3配線層135を介してICチップ132に電気的に接続されている。
入力外部端子136の構成は、ドレイン外部端子18の構成とほぼ同様である。第3配線層135に対する入力外部端子136の接続態様は、第1配線層133に対するドレイン外部端子18の接続態様と同様である。
ICチップ132は、この形態では、MISFETチップ21のゲートを駆動制御するためのゲートドライバICである。ICチップ132は、直方体形状のチップ本体141を含む。チップ本体141は、一方側の第1チップ主面142、他方側の第2チップ主面143、ならびに、第1チップ主面142および第2チップ主面143を接続するチップ側面144を含む。
ICチップ132は、出力端子電極層145および入力端子電極層146を含む。出力端子電極層145は、チップ本体141の第1チップ主面142の上に形成されている。入力端子電極層146は、チップ本体141の第2チップ主面143の上に形成されている。
入力端子電極層146は、導電性接合材147を介して第3配線層135に接合されている。これにより、ICチップ132は、第3配線層135を介して入力外部端子136に電気的に接続されている。
導電性接合材147は、低融点金属または金属製ペーストを含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。金属製ペーストは、銅ペースト、銀ペースト、金ペースト等を含んでいてもよい。
出力端子電極層145および入力端子電極層146の配置、形状、大きさ等は、特定の形態に限定されるものではない。出力端子電極層145および入力端子電極層146の配置、形状、大きさ等は、ICチップ132の仕様に基づいて種々の形態が採用され得る。
複数の出力端子電極層145が、チップ本体141の第1チップ主面142の上に形成されていてもよい。1つまたは複数の出力端子電極層145は、島状のパッド部、および、パッド部から第1チップ主面142の上に選択的に引き回された線状のライン部を含んでいてもよい。
ICチップ132は、チップ本体141の第1チップ主面142および/または第2チップ主面143の上に形成された多層配線構造を含んでいてもよい。多層配線構造は、配線層および絶縁層が交互に積層された構造を有していてもよい。
第1チップ主面142の上に多層配線構造が形成されている場合、出力端子電極層145は、多層配線構造において最上配線層として形成されていてもよい。第2チップ主面143の上に多層配線構造が形成されている場合、入力端子電極層146は、多層配線構造において最上配線層として形成されていてもよい。
図16を参照して、電子部品131は、中間絶縁層148を含む。中間絶縁層148は、主面絶縁層7の上に形成されている。中間絶縁層148の周縁は、この形態では、基板6の周縁に対して基板6の内方領域に間隔を空けて形成されている。中間絶縁層148の周縁および基板6の周縁の間の領域には、段差部が形成されている。
中間絶縁層148は、基板6の第1基板主面9の全域を被覆していてもよい。この場合、中間絶縁層148は、基板6の基板側面11に対してほぼ面一に形成されていてもよい。中間絶縁層148は、封止絶縁層8の封止側面14および基板6の基板側面11に対して面一な側面を有していてもよい。
中間絶縁層148は、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132を封止している。中間絶縁層148は、酸化シリコン、窒化シリコン、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂のうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。中間絶縁層148は、この形態では、ポリイミド樹脂を含む中間封止樹脂層からなる。
中間絶縁層148には、ゲートコンタクト孔149、ソースコンタクト孔150、ソースセンスコンタクト孔151、ドレインコンタクト孔152およびカソードコンタクト孔153が形成されている。中間絶縁層148には、出力コンタクト孔154、第1配線コンタクト孔155、第2配線コンタクト孔156および入力コンタクト孔157が形成されている。
ゲートコンタクト孔149は、MISFETチップ21のゲート端子電極層28を選択的に露出させている。ソースコンタクト孔150は、MISFETチップ21のソース端子電極層29を選択的に露出させている。
ソースセンスコンタクト孔151は、MISFETチップ21のソースセンス端子電極層30を選択的に露出させている。ドレインコンタクト孔152は、第1配線層133を選択的に露出させている。
カソードコンタクト孔153は、ダイオードチップ112のカソード端子電極層117を選択的に露出させている。出力コンタクト孔154は、ICチップ132の出力端子電極層145を選択的に露出させている。
第1配線コンタクト孔155は、第1配線層133においてドレインコンタクト孔152とは異なる領域を選択的に露出させている。第2配線コンタクト孔156は、第2配線層134を選択的に露出させている。入力コンタクト孔157は、第3配線層135を選択的に露出させている。
電子部品131は、第1接続配線層161、第2接続配線層162および第3接続配線層163を含む。第1接続配線層161、第2接続配線層162および第3接続配線層163は、中間絶縁層148の上にそれぞれ形成されている。
第1接続配線層161は、中間絶縁層148の上において選択的に引き回されている。第1接続配線層161は、ソース端子電極層29および第2配線層134の間の領域を選択的に引き回されている。第1接続配線層161は、第1接続部164および第2接続部165を含む。
第1接続部164は、MISFETチップ21のソース端子電極層29に接続されている。第1接続部164は、より具体的には、中間絶縁層148の上からソースコンタクト孔150に入り込んでいる。第1接続部164は、ソースコンタクト孔150内においてソース端子電極層29に接続されている。
第2接続部165は、第2配線層134に接続されている。第2接続部165は、より具体的には、中間絶縁層148の上から第2配線コンタクト孔156に入り込んでいる。第1接続配線層161の第2接続部165は、第2配線コンタクト孔156内において第2配線層134に接続されている。
第2接続配線層162は、中間絶縁層148の上において選択的に引き回されている。第2接続配線層162は、カソード端子電極層117および第1配線層133の間の領域を選択的に引き回されている。第2接続配線層162は、第1接続部166および第2接続部167を含む。
第1接続部166は、ダイオードチップ112のカソード端子電極層117に電気的に接続されている。第1接続部166は、より具体的には、中間絶縁層148の上からカソードコンタクト孔153に入り込んでいる。第1接続部166は、カソードコンタクト孔153内においてカソード端子電極層117に接続されている。
第2接続部167は、第1配線層133に電気的に接続されている。第2接続部167は、より具体的には、中間絶縁層148の上から第1配線コンタクト孔155に入り込んでいる。第2接続部167は、第1配線コンタクト孔155内において第1配線層133に接続されている。
第3接続配線層163は、中間絶縁層148の上において選択的に引き回されている。第3接続配線層163は、ゲート端子電極層28および出力端子電極層145の間の領域を選択的に引き回されている。第3接続配線層163は、第1接続部168および第2接続部169を含む。
第1接続部168は、MISFETチップ21のゲート端子電極層28に電気的に接続されている。第1接続部168は、より具体的には、中間絶縁層148の上からゲートコンタクト孔149に入り込んでいる。第1接続部168は、ゲートコンタクト孔149内においてゲート端子電極層28に接続されている。
第2接続部169は、ICチップ132の出力端子電極層145に電気的に接続されている。第2接続部169は、より具体的には、中間絶縁層148の上から出力コンタクト孔154に入り込んでいる。第3接続配線層163の第2接続部169は、出力コンタクト孔154内において出力端子電極層145に接続されている。
封止絶縁層8は、この形態では、基板6の第1基板主面9の上において、中間絶縁層148を封止している。これにより、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132は、中間絶縁層148および封止絶縁層8によって一括して封止されている。
封止絶縁層8には、ゲートパッド開口33、ソースパッド開口34、ソースセンスパッド開口35、ドレインパッド開口36および入力端子パッド開口170が形成されている。ドレインパッド開口36は、ドレインコンタクト孔152に連通している。入力端子パッド開口170は、入力コンタクト孔157に連通している。
ゲート外部端子15は、ゲートパッド開口33に埋め込まれている。ゲート外部端子15は、第3接続配線層163の第1接続部168を介して、MISFETチップ21のゲート端子電極層28に電気的に接続されている。
ソース外部端子16は、ソースパッド開口34に埋め込まれている。ソース外部端子16は、第1接続配線層161の第1接続部164を介して、MISFETチップ21のソース端子電極層29に電気的に接続されている。
ソースセンス外部端子17は、ソースセンスパッド開口35に埋め込まれている。ドレイン外部端子18は、ドレインパッド開口36に埋め込まれている。入力外部端子136は、入力端子パッド開口170に埋め込まれている。
図17は、図15に示す電子部品131の電気的構造を説明するための回路図である。
図17を参照して、ダイオードチップ112は、MISFETチップ21に接続されている。ダイオードチップ112は、フリーホイールダイオードとしてMISFETチップ21に接続されている。ICチップ132は、MISFETチップ21のゲートに接続されている。
以上、電子部品131によっても、電子部品1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。
また、電子部品131によれば、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132がワンパッケージ化されている。これにより、電子部品131を実装基板等の接続対象物に実装することにより、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132を一度のステップで実装基板に実装できる。
また、電子部品131によれば、中間絶縁層148が、基板6の第1基板主面9および封止絶縁層8の間の領域に介在している。中間絶縁層148は、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132を被覆している。
この中間絶縁層148の上には、第1接続配線層161、第2接続配線層162および第3接続配線層163が形成されている。つまり、中間絶縁層148により、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132に対して基板6の第1基板主面9の法線方向に沿って積層した態様で、第1接続配線層161、第2接続配線層162および第3接続配線層163を作り込むことができる。
これにより、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132の間を接続する配線を、基板6の第1基板主面9に沿う横方向に大きく引き出す必要がなくなる。これにより、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132を互いに近接配置することができる。
よって、電子部品131によれば、実装基板等の接続対象物に個別的に実装する場合に比べて、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132を含む回路網が実装基板等の接続対象物に占める専有面積を低減できる。
電子部品131において、カソード外部端子122およびアノード外部端子123が形成された構造が採用されてもよい。電子部品131において、ICチップ132の出力端子電極層145に出力外部端子(図示せず)が接続された構造が採用されてもよい。出力外部端子は、ゲート外部端子15等と同様の構造を有していてもよい。
電子部品131において、第1接続配線層161、第2接続配線層162および第3接続配線層163が形成されていない構造が採用されてもよい。この場合、中間絶縁層148を省くことができる。
電子部品131において、MISFETチップ21に代えて、第2のダイオードチップ112が設けられていてもよい。電子部品131において、複数(2つ以上)のダイオードチップ112が設けられていてもよい。電子部品131において、MISFETチップ21は、省かれてもよい。
電子部品131において、ダイオードチップ112に代えて、第2のMISFETチップ21が設けられていてもよい。電子部品131において、複数(2つ以上)のMISFETチップ21が設けられていてもよい。電子部品131において、ダイオードチップ112は、省かれてもよい。
電子部品131において、ゲートドライバIC以外の任意のICチップが、ICチップ132として採用されてもよい。電子部品131において、ICチップ132は、省かれてもよい。
電子部品131において、ICチップ132に代えてまたはこれに加えて、受動素子チップが設けられていてもよい。受動素子チップは、キャパシタ、抵抗またはインダクタのうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。
受動素子チップの接続先は任意である。受動素子チップは、MISFETチップ21のゲート、ソースまたはドレインに電気的に接続されていてもよい。受動素子チップは、ダイオードチップ112のカソードまたはアノードに電気的に接続されていてもよい。
第2実施形態の構造、第3実施形態の構造、第4実施形態の構造、第5実施形態の構造または第6実施形態の構造、もしくは、これらの内の任意の2つ、3つ、4つまたは5つの構造が組み合わされた構成が、電子部品131に適用されてもよい。
図18は、図3に対応する部分の断面図であって、本発明の第8実施形態に係る電子部品181の構造を説明するための図である。以下では、電子部品1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
電子部品181では、MISFETチップ21が、導電性接合材32を介さずに、配線層20に直接接合されている。より具体的には、MISFETチップ21のドレイン端子電極層31が、配線層20の第1接続領域22に直接接合されている。
配線層20は、焼成プロセスを利用して形成されている。配線層20の焼成プロセスでは、まず、配線層20のベースとなる導電性ペーストが主面絶縁層7の上に塗布される。導電性ペーストは、銅ペーストであってもよい。
次に、導電性ペーストにドレイン端子電極層31が接続されるように、MISFETチップ21が導電性ペーストの上に配置される。その後、導電性ペーストが焼成される。これにより、ドレイン端子電極層31が配線層20に接合される。
以上、電子部品181によっても、電子部品1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。
MISFETチップ21が、導電性接合材32を介さずに、配線層20に直接接合された形態は、第2実施形態の構造、第3実施形態の構造、第4実施形態の構造、第5実施形態の構造、第6実施形態の構造および第7実施形態の構造にも適用できる。
たとえば、第6実施形態において、ダイオードチップ112は、MISFETチップ21と同様に、導電性接合材119を介さずに配線層20に直接接合されていてもよい。また、第7実施形態において、ダイオードチップ112およびICチップ132は、MISFETチップ21と同様に、導電性接合材147を介さずに第3配線層135に直接接合されていてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。
前述の各実施形態において、ソースセンス端子電極層30を備えないMISFETチップ21が採用されてもよい。この場合、ソースセンス端子電極層30に起因して形成される構造、たとえばソースセンス外部端子17等を省くことができる。
前述の各実施形態において、ソース端子電極層29よりもインダクタンスの大きいソースセンス端子電極層30を備えないMISFETチップ21が採用されてもよい。
前述の各実施形態において、基板6は、半導体基板に代えて金属基板を含んでいてもよい。金属基板は、銅基板、金基板またはアルミニウム基板を含んでいてもよい。むろん、金属基板は、これらの金属材料以外の金属材料によって形成されていてもよい。
前述の各実施形態において、基板6は、半導体基板に代えて絶縁基板を含んでいてもよい。絶縁基板は、ガラス基板、セラミック基板、または樹脂基板を含んでいてもよい。むろん、絶縁基板は、これらの絶縁材料以外の絶縁材料によって形成されていてもよい。
前述の各実施形態において、主面絶縁層7が省かれてもよい。前述の各実施形態において、基板6が絶縁体の場合は、主面絶縁層7が省かれてもよい。
前述の各実施形態では、いわゆる縦型デバイスからなるMISFETチップ21について説明した。しかし、MISFETチップ21は、横型デバイスであってもよい。つまり、MISFETチップ21は、ゲート端子電極層28、ソース端子電極層29、ソースセンス端子電極層30およびドレイン端子電極層31が、チップ本体24の第1チップ主面25の上に形成された構造を有していてもよい。この場合、ドレイン外部端子18は、チップ本体24の第1チップ主面25の上に形成される。
前述の各実施形態では、いわゆる縦型デバイスからなるダイオードチップ112について説明した。しかし、ダイオードチップ112は、横型デバイスであってもよい。つまり、ダイオードチップ112は、カソード端子電極層117およびアノード端子電極層118が、チップ本体113の第1チップ主面114の上に形成された構造を有していてもよい。この場合、アノード外部端子123は、チップ本体113の第1チップ主面114の上に形成される。
前述の各実施形態において、MISFETチップ21に代えて半導体スイッチング素子の一例としてのIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を含むIGBTチップが採用されてもよい。この場合、MISFETの「ソース」が、IGBTの「エミッタ」に読み替えられる。また、MISFETの「ドレイン」が、IGBTの「コレクタ」に読み替えられる。
以下、この明細書および添付図面から抽出される特徴例が示される。以下では、放熱性の向上の寄与する構成、小型化に寄与する構成等が提供される。
[A1]一方側の第1主面および他方側の第2主面を有する基板と、一方側の第1チップ主面および他方側の第2チップ主面、ならびに、前記第1チップ主面および/または前記第2チップ主面に形成された複数の電極を有し、前記基板の前記第1主面に配置されたチップと、前記基板の前記第2主面を露出させるように前記基板の前記第1主面の上で前記チップを封止し、前記基板の前記第1主面に対向する封止主面を有する封止絶縁層と、前記封止絶縁層の前記封止主面から露出するように前記封止絶縁層を貫通して形成され、前記チップの前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続された複数の外部端子と、を含む、電子部品。
[A2]前記封止絶縁層の前記封止主面は、実装面を形成しており、前記チップの前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続された前記複数の外部端子の全てが、前記実装面から露出している、A1に記載の電子部品。
[A3]前記基板は、前記第1主面および前記第2主面を接続する側面を含み、前記封止絶縁層は、前記基板の前記側面を露出させている、A1またはA2に記載の電子部品。
[A4]前記封止絶縁層は、前記基板の前記側面に対して面一に形成された封止側面を含む、A3に記載の電子部品。
[A5]前記チップは、前記第1チップ主面側に形成された回路素子を含み、前記第2チップ主面を前記基板の前記第1主面に対向させた姿勢で前記第1主面の上に配置されており、前記複数の外部端子は、前記封止絶縁層を貫通して前記チップの前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続されたチップ側外部端子を含む、A1~A4のいずれか一つに記載の電子部品。
[A6]前記基板は、シリコン基板、炭化シリコン基板、サファイア基板または窒化物半導体基板を含む、A1~A5のいずれか一つに記載の電子部品。
[A7]前記基板の前記第1主面の上に形成された配線層をさらに含み、前記チップは、前記第2チップ主面に形成され、前記配線層に電気的に接続された配線側電極を含む、A1~A6のいずれか一つに記載の電子部品。
[A8]前記複数の外部端子は、前記封止絶縁層を貫通して前記配線層に接続された配線層側外部端子を含む、A7に記載の電子部品。
[A9]前記基板の前記第1主面に形成され、前記基板の前記第1主面および前記チップの間の領域に介在する主面絶縁層をさらに含む、A1~A8のいずれか一つに記載の電子部品。
[A10]前記主面絶縁層は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたは酸窒化アルミニウムのうちの少なくとも1種を含む、A9に記載の電子部品。
[A11]前記基板の前記第2主面に設けられ、前記チップで生じた熱を外部に放散させる放熱構造をさらに含む、A1~A10のいずれか一つに記載の電子部品。
[A12]前記放熱構造は、前記基板の前記第2主面に形成されたフィン構造を含む、A11に記載の電子部品。
[A13]前記放熱構造は、前記基板の前記第2主面を被覆する放熱部材を含む、A11またはA12に記載の電子部品。
[A14]前記複数の外部端子は、前記基板の前記第1主面の法線方向に沿って柱状に立設された柱状電極層をそれぞれ含む、A1~A13のいずれか一つに記載の電子部品。
[A15]前記柱状電極層は、外部接続される接続部を含み、前記柱状電極層の前記接続部は、前記封止絶縁層の前記封止主面に対して面一に形成されている、A14に記載の電子部品。
[A16]前記複数の外部端子は、前記柱状電極層の上に形成された導電接合層をそれぞれ含む、A14またはA15に記載の電子部品。
[A17]前記導電接合層の全体が、前記封止絶縁層の前記封止主面から露出している、A16に記載の電子部品。
[A18]前記封止絶縁層の前記封止主面には、複数の開口が形成されており、前記複数の外部端子は、前記開口の内壁に沿って膜状に形成された電極膜をそれぞれ含む、A1~A13のいずれか一つに記載の電子部品。
[A19]前記複数の外部端子は、前記電極膜の上に形成された導電接合層をそれぞれ含む、A18に記載の電子部品。
[A20]前記電極膜は、前記開口の外側で前記封止絶縁層の前記封止主面を被覆する被覆部を含み、前記導電接合層は、前記開口を埋めて、前記開口の外側で前記電極膜の前記被覆部を被覆している、A19に記載の電子部品。
[A21]前記基板の前記第1主面の上に配置された第2チップをさらに含み、前記封止絶縁層は、前記基板の前記第1主面において前記チップおよび前記第2チップを封止している、A1~A20のいずれか一つに記載の電子部品。
[A22]前記第2チップは、前記チップに電気的に接続されている、A21に記載の電子部品。
[A23]前記基板の前記第1主面および前記封止絶縁層の間の領域に介在し、前記チップおよび前記第2チップを被覆する中間絶縁層と、前記中間絶縁層および前記封止絶縁層の間の領域に介在し、前記チップおよび前記第2チップに電気的に接続されるように、前記中間絶縁層の上に引き回された接続配線層と、をさらに含む、A21またはA22に記載の電子部品。
[A24]前記チップは、ソース、ドレインおよびゲートを有するMISFETを含み、前記第2チップは、前記チップの前記ドレインに電気的に接続されたカソード、および、前記チップの前記ソースに電気的に接続されたアノードを有するダイオードを含む、A21~A23のいずれか一つに記載の電子部品。
[A25]前記チップは、ソース、ドレインおよびゲートを有するMISFETを含み、前記第2チップは、前記MISFETの前記ゲートを駆動制御する制御チップを含む、A21~A23のいずれか一つに記載の電子部品。
[A26]前記MISFETは、シリコン、炭化シリコンまたは窒化物半導体に形成された縦型または横型のデバイスであり、600V以上の耐圧を有している、A24またはA25に記載の電子部品。
[A27]前記チップは、エミッタ、コレクタおよびゲートを有するIGBTを含み、前記第2チップは、前記チップの前記コレクタに電気的に接続されたカソード、および、前記チップの前記エミッタに電気的に接続されたアノードを有するダイオードを含む、A21~A23のいずれか一つに記載の電子部品。
[A28]前記IGBTは、シリコン、炭化シリコンまたは窒化物半導体に形成された縦型または横型のデバイスであり、600V以上の耐圧を有している、A27に記載の電子部品。
[A29]一方側の第1主面および他方側の第2主面を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記第1主面に形成された主面絶縁層と、複数の電極を有し、前記主面絶縁層に配置された半導体チップと、前記半導体基板の前記第2主面を露出させるように前記半導体基板の前記第1主面において前記半導体チップを封止し、前記半導体基板の前記第1主面に対向する封止主面を有する封止絶縁層と、前記封止絶縁層の前記封止主面から露出するように前記封止絶縁層を貫通して形成され、前記半導体チップの前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続された複数の外部端子と、を含む、半導体装置。
[A30]前記封止絶縁層の前記封止主面は、実装面を形成しており、前記半導体チップの前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続された前記複数の外部端子の全てが、前記実装面から露出している、A29に記載の半導体装置。
[A31]前記半導体基板は、前記第1主面および前記第2主面を接続する側面を含み、前記封止絶縁層は、前記半導体基板の前記側面を露出させている、A29またはA30に記載の半導体装置。
[A32]前記封止絶縁層は、前記半導体基板の前記側面に対して面一に形成された封止側面を含む、A31に記載の半導体装置。
[A33]前記半導体チップは、シリコン、炭化シリコンまたは窒化物半導体に形成された縦型または横型のトランジスタを有するデバイスであり、600V以上の耐圧を有している、A29~A32のいずれか一つに記載の半導体装置。
[A34]前記半導体基板は、シリコン基板、炭化シリコン基板、サファイア基板または窒化物半導体基板のうちの少なくとも1種を含む、A29~A33のいずれか一つに記載の半導体装置。
[A35]前記主面絶縁層は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたは酸窒化アルミニウムのうちの少なくとも1種を含み、かつ、0.1μm以上100μm以下の厚さを有している、A29~A34のいずれか一つに記載の半導体装置。
[B1]一方側の第1主面および他方側の第2主面を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記第1主面の全体を被覆する主面絶縁層と、一方側の第1チップ主面および他方側の第2チップ主面、ならびに、前記第1チップ主面および前記第2チップ主面のいずれか一方または双方に形成された少なくとも1つの電極を有し、前記主面絶縁層の上に配置されたチップと、前記半導体基板の前記第2主面を露出させ、かつ、前記主面絶縁層を直接被覆するように前記主面絶縁層の上で前記チップを封止し、前記半導体基板の前記第1主面に沿って延びる封止主面を有する封止絶縁層と、前記封止絶縁層の前記封止主面から露出し、かつ、少なくとも1つの前記電極に電気的に接続されるように前記封止絶縁層を貫通して形成された少なくとも1つの外部端子と、を含む、電子部品。
[B2]前記主面絶縁層の上に配置され、前記主面絶縁層によって前記半導体基板から電気的に絶縁された配線層をさらに含み、前記半導体基板は、回路素子を有さない素子未形成基板からなり、前記チップは、前記主面絶縁層によって前記半導体基板から電気的に絶縁され、前記封止絶縁層は、前記配線層のうち前記チップから露出した部分を直接被覆し、前記半導体基板から前記チップを電気的に絶縁させている、B1に記載の電子部品。
[B3]前記チップは、前記第2チップ主面側に形成された前記電極としての配線側電極を含み、前記配線側電極が前記配線層に電気的に接続されるように前記配線層の上に配置されている、B2に記載の電子部品。
[B4]少なくとも1つの前記外部端子は、前記配線層を介して前記配線側電極に電気的に接続されるように前記封止絶縁層を貫通して前記配線層に接続された配線層側外部端子を含む、B3に記載の電子部品。
[B5]前記配線側電極および前記配線層の間に介在され、前記配線側電極および前記配線層を電気的および機械的に接続する導電性接合材をさらに含む、B3またはB4に記載の電子部品。
[B6]前記チップは、前記第1チップ主面側に形成された回路素子、および、前記回路素子に電気的に接続されるように前記第1チップ主面の上に形成された前記電極としての回路側電極を含み、前記第2チップ主面を前記半導体基板の前記第1主面に対向させた姿勢で前記主面絶縁層の上に配置されており、少なくとも1つの前記外部端子は、前記封止絶縁層を貫通して前記回路側電極に直接接続されたチップ側外部端子を含む、B1~B5のいずれか一つに記載の電子部品。
[B7]前記回路素子は、縦型の素子構造または横型の素子構造を有している、B6に記載の電子部品。
[B8]前記半導体基板は、シリコン、炭化シリコン、サファイアまたは窒化物半導体を含む、B1~B7のいずれか一つに記載の電子部品。
[B9]前記チップは、半導体チップからなる、B1~B8のいずれか一つに記載の電子部品。
[B10]前記チップは、シリコン、炭化シリコンまたは窒化物半導体を含むチップ本体を有している、B1~B9のいずれか一つに記載の電子部品。
[B11]前記チップは、複数の前記電極を含み、前記封止絶縁層の前記封止主面は、実装面を形成しており、複数の前記外部端子の全てが、前記封止絶縁層の前記実装面から露出し、かつ、複数の前記電極に電気的に接続されるように前記封止絶縁層を貫通して形成されている、B1~B10のいずれか一つに記載の電子部品。
[B12]前記封止絶縁層は、前記半導体基板の側面を露出させている、B1~B11のいずれか一項に記載の電子部品。
[B13]前記封止絶縁層は、前記半導体基板の側面に対して面一に形成された封止側面を含む、B1~B12のいずれか一つに記載の電子部品。
[B14]前記主面絶縁層は、単層からなる、B1~B13のいずれか一つに記載の電子部品。
[B15]前記主面絶縁層は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび酸窒化アルミニウムのうちの少なくとも1種を含む、B1~B14のいずれか一つに記載の電子部品。
[B16]前記主面絶縁層は、0.1μm以上100μm以下の厚さを有している、B1~B15のいずれか一つに記載の電子部品。
[B17]前記半導体基板の前記第2主面に設けられ、前記チップで生じた熱を外部に放散させる放熱構造をさらに含む、B1~B16のいずれか一つに記載の電子部品。
[B18]前記放熱構造は、前記半導体基板の前記第2主面側に形成されたフィン構造を含む、B17に記載の電子部品。
[B19]前記放熱構造は、前記半導体基板の前記第2主面を被覆する放熱部材を含む、B17またはB18に記載の電子部品。
[B20]少なくとも1つの前記外部端子は、前記半導体基板の前記第1主面の法線方向に沿って柱状に立設された柱状電極層を含む、B1~B19のいずれか一つに記載の電子部品。
[B21]前記柱状電極層は、外部接続される接続部を含み、前記柱状電極層の前記接続部は、前記封止絶縁層の前記封止主面に対して面一に形成されている、B20に記載の電子部品。
[B22]少なくとも1つの前記外部端子は、前記柱状電極層の上に形成された導電接合層をそれぞれ含む、B20またはB21に記載の電子部品。
[B23]前記導電接合層の全体が、前記封止絶縁層の前記封止主面から露出している、B22に記載の電子部品。
[B24]前記封止絶縁層の前記封止主面には、複数の開口が形成されており、少なくとも1つの前記外部端子は、前記開口の内壁に沿って膜状に形成された電極膜を含む、B1~B19のいずれか一つに記載の電子部品。
[B25]少なくとも1つの前記外部端子は、前記電極膜の上に形成された導電接合層を含む、B24に記載の電子部品。
[B26]前記電極膜は、前記開口の外側で前記封止絶縁層の前記封止主面を被覆する被覆部を含み、前記導電接合層は、前記開口を埋めて、前記開口の外側で前記電極膜の前記被覆部を被覆している、B25に記載の電子部品。
[B27]一方側の第1主面および他方側の第2主面を有する基板と、一方側の第1チップ主面および他方側の第2チップ主面、ならびに、前記第1チップ主面および前記第2チップ主面のいずれか一方または双方に形成された複数の電極を有し、前記第1主面の上に配置されたチップと、前記第1主面の上に配置された第2チップと、前記第2主面を露出させるように前記第1主面の上で前記チップおよび前記第2チップを封止し、前記第1主面に沿って延びる封止主面を有する封止絶縁層と、前記封止主面から露出するように前記封止絶縁層を貫通して形成され、前記チップの前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続された複数の外部端子と、前記第1主面および前記封止絶縁層の間の領域に介在し、前記チップおよび前記第2チップを被覆する中間絶縁層と、前記中間絶縁層および前記封止絶縁層の間の領域に介在し、前記チップおよび前記第2チップに電気的に接続されるように前記中間絶縁層の上に引き回された接続配線層と、を含む、電子部品。
[B28]前記第2チップは、前記チップに電気的に接続されている、B27に記載の電子部品。
[B29]前記チップは、ソース、ドレインおよびゲートを有するMISFETを含み、前記第2チップは、前記チップの前記ドレインに電気的に接続されたカソード、および、前記チップの前記ソースに電気的に接続されたアノードを有するダイオードを含む、請求項27またはB28に記載の電子部品。
[B30]前記チップは、ソース、ドレインおよびゲートを有するMISFETを含み、前記第2チップは、前記MISFETの前記ゲートを駆動制御する制御チップを含む、B27またはB28に記載の電子部品。
[B31]前記MISFETは、シリコン、炭化シリコンまたは窒化物半導体に形成された縦型または横型のデバイスであり、600V以上の耐圧を有している、B29またはB30に記載の電子部品。
[B32]前記チップは、エミッタ、コレクタおよびゲートを有するIGBTを含み、前記第2チップは、前記チップの前記コレクタに電気的に接続されたカソード、および、前記チップの前記エミッタに電気的に接続されたアノードを有するダイオードを含む、B27またはB28に記載の電子部品。
[B33]前記IGBTは、シリコン、炭化シリコンまたは窒化物半導体に形成された縦型または横型のデバイスであり、600V以上の耐圧を有している、B32に記載の電子部品。
[B34]主面を有する素子未形成のシリコン基板と、前記シリコン基板の前記主面の全体を被覆する窒化シリコン膜と、前記窒化シリコン膜の上に形成された配線膜と、一方側の第1チップ主面および他方側の第2チップ主面を有する炭化シリコン製のチップ本体、前記第1チップ主面の上に形成された第1電極、ならびに、前記第2チップ主面の上に形成された第2電極を有し、前記第2電極を前記配線膜に対向させた姿勢で前記配線膜の上に配置された炭化シリコンチップと、前記配線膜および前記第2電極の間に介在され、前記配線膜および前記第2電極を電気的および機械的に接続する導電性接合材と、前記窒化シリコン膜、前記配線膜および前記炭化シリコンチップを直接被覆し、前記シリコン基板の前記主面に沿って延びる封止主面を有する封止絶縁層と、前記第1電極に電気的に接続され、かつ、前記封止主面から露出するように前記封止絶縁層内において前記第1電極の上に柱状に立設されたチップ側外部端子と、を含む、電子部品。
[B35]前記配線膜を介して前記第2電極に電気的に接続され、かつ、前記封止主面から露出するように前記封止絶縁層内において前記配線膜の上に柱状に立設された配線側外部端子をさらに含む、B34に記載の電子部品。
[B36]前記窒化シリコン膜は、単層からなる、B34またはB35に記載の電子部品。
[C1]一方側の第1主面および他方側の第2主面を有する半導体基板と、前記第1主面を被覆する主面絶縁層と、前記主面絶縁層の上に配置された第1チップであって、前記主面絶縁層側の第1裏面および前記第1裏面とは反対側の第1表面を有し、前記第1表面側に配置された少なくとも1つの第1電極を含む前記第1チップと、前記第1チップから間隔を空けて前記主面絶縁層の上に配置された第2チップであって、前記主面絶縁層側の第2裏面および前記第2裏面とは反対側の第2表面を有し、前記第2裏面側に配置された第2電極を含む前記第2チップと、前記半導体基板の上で前記第1チップの前記第1表面側の前記第1電極および前記第2チップの前記第2裏面側の前記第2電極を電気的に接続する接続配線と、前記半導体基板の上で前記第1チップ、前記第2チップおよび前記接続配線を封止する封止絶縁層と、を含む、半導体装置。
[C2]前記封止絶縁層は、前記半導体基板の前記第2主面を露出させている、C1に記載の半導体装置。
[C3]前記半導体基板は、前記第1主面および前記第2主面を接続する側面を有し、前記封止絶縁層は、前記半導体基板の前記側面を露出させている、C1またはC2に記載の半導体装置。
[C4]前記封止絶縁層は、前記半導体基板の前記側面に対して面一に形成された封止側面を有している、C3に記載の半導体装置。
[C5]前記封止絶縁層は、前記半導体基板の厚さよりも小さい厚さを有している、C1~C4のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C6]前記主面絶縁層は、前記第1チップの厚さおよび前記第2チップの厚さの双方よりも小さい厚さを有している、C1~C5のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C7]前記主面絶縁層は、0.1μm以上100μm以下の厚さを有している、C1~C6のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C8]前記半導体基板は、シリコン基板、炭化シリコン基板、サファイア基板または窒化物半導体基板を含む、C1~C7のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C9]前記主面絶縁層は、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸窒化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層および酸窒化アルミニウム層のうちの少なくとも1つを含む、C1~C8のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C10]前記第1チップは、シリコン、炭化シリコンおよび窒化物半導体のうちの少なくとも1つを含む第1チップ本体を含む、C1~C9のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C11]前記第2チップは、シリコン、炭化シリコンおよび窒化物半導体のうちの少なくとも1つを含む第2チップ本体を含む、C1~C10のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C12]前記主面絶縁層の上に配置された第1配線と、前記第1配線から間隔を空けて前記主面絶縁層の上に配置された第2配線と、をさらに含み、前記第1チップは、前記第1配線の上に配置され、前記第2チップは、前記第2配線の上に配置されている、C1~C11のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C13]前記第2チップの前記第2電極は、前記第2配線に電気的に接続され、前記接続配線は、前記第2配線に電気的に接続され、前記第2配線を介して前記第2チップに電気的に接続されている、C12に記載の半導体装置。
[C14]前記第1チップおよび前記第2チップを選択的に被覆する中間絶縁層をさらに含み、前記接続配線は、前記中間絶縁層の上に配置され、前記封止絶縁層は、前記接続配線を挟んで前記中間絶縁層を被覆している、C1~C13のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C15]前記第1主面に沿って延びる封止主面を有する前記封止絶縁層と、前記封止主面から露出するように前記封止絶縁層内に配置された少なくとも1つの外部端子をさらに含む、C1~C14のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C16]前記外部端子は、少なくとも1つの前記第1電極に電気的に接続された少なくとも1つのチップ側外部端子をさらに含む、C15に記載の半導体装置。
[C17]前記第1チップは、前記第1表面側に形成された回路素子を有し、少なくとも1つの前記第1電極は、前記回路素子に電気的に接続され、少なくとも1つの前記チップ側外部端子は、少なくとも1つの前記第1電極を介して前記回路素子に電気的に接続されている、C16に記載の半導体装置。
[C18]前記第1チップは、複数の前記第1電極を含み、複数の前記チップ側外部端子が、複数の前記第1電極に電気的に接続されている、C16またはC17に記載の半導体装置。
[C19]前記外部端子は、前記封止主面から露出するように前記封止絶縁層の一部を貫通し、前記接続配線に電気的に接続された接続配線側外部端子をさらに含む、C15~C18のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C20]前記封止主面は、実装面であり、複数の前記外部端子が、前記封止絶縁層内に配置されており、複数の前記外部端子の全てが、前記実装面から露出している、C15~C19のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C21]前記外部端子は、前記第1主面の法線方向に沿って柱状に延びる柱状電極を含む、C15~C20のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C22]前記外部端子は、前記柱状電極の上に形成された導電接合層を含む、C21に記載の半導体装置。
[C23]前記導電接合層の全体が、前記封止主面から露出している、C22に記載の半導体装置。
[C24]前記柱状電極は、前記封止主面に対して面一に形成された電極面を有している、C21~C23のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C25]前記封止絶縁層は、前記封止主面に形成された複数の開口を有し、前記外部端子は、前記開口の壁面を膜状に被覆する電極膜を含む、C15~C20のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C26]前記外部端子は、前記電極膜の上に配置された導電接合層を含む、C25に記載の半導体装置。
[C27]前記電極膜は、前記開口から前記封止主面の上に引き出された被覆部を含み、前記導電接合層は、前記電極膜を挟んで前記開口に埋設され、前記開口外において前記被覆部を挟んで前記封止主面を被覆する部分を有している、C26に記載の半導体装置。
[C28]前記半導体基板の前記第2主面側に設けられ、前記半導体基板の熱を外部に放散させる放熱構造をさらに含む、C1~C27のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C29]前記放熱構造は、前記第2主面に形成されたフィン構造を含む、C28に記載の半導体装置。
[C30]前記放熱構造は、前記第2主面を被覆する放熱部材を含む、C28またはC29に記載の半導体装置。
[C31]前記第1チップは、縦型または横型のMISFETを含む、C1~C30のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C32]前記第1チップは、縦型または横型のIGBTを含む、C1~C30のいずれか一つに記載の半導体装置。
[C33]前記第2チップは、前記第1チップに電気的に接続されたダイオードを含む、C31またはC32に記載の半導体装置。
[C34]前記第2チップは、前記第1チップを制御する制御チップを含む、C31またはC32に記載の半導体装置。
[C35]前記第1チップは、600V以上の耐圧を有している、C1~C34のいずれか一つに記載の半導体装置。
この出願は、2017年4月24日に日本国特許庁に提出された特願2017-085614に対応しており、この出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。
本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
1 電子部品
6 基板(半導体基板)
7 主面絶縁層
8 封止絶縁層
9 基板の第1基板主面
10 基板の第2基板主面
12 封止絶縁層の第1封止主面
14 封止絶縁層の封止側面
15 ゲート外部端子
16 ソース外部端子
17 ソースセンス外部端子
18 ドレイン外部端子
20 配線層
21 MISFETチップ
24 MISFETチップのチップ本体
25 MISFETチップの第1チップ主面
26 MISFETチップの第2チップ主面
28 MISFETチップのゲート端子電極層
29 MISFETチップのソース端子電極層
30 MISFETチップのソースセンス端子電極層
31 MISFETチップのドレイン端子電極層
33 ゲートパッド開口
34 ソースパッド開口
35 ソースセンスパッド開口
36 ドレインパッド開口
40 ゲート外部端子のゲート柱状電極層
41 ゲート外部端子のゲート接続部
42 ソース外部端子のソース柱状電極層
43 ソース外部端子のソース接続部
44 ソースセンス外部端子のソースセンス柱状電極層
45 ソースセンス外部端子のソースセンス接続部
46 ドレイン外部端子のドレイン柱状電極層
47 ドレイン外部端子のドレイン接続部
61 電子部品
62 ゲート外部端子のゲート導電接合層
63 ソース外部端子のソース導電接合層
64 ソースセンス外部端子のソースセンス導電接合層
65 ドレイン外部端子のドレイン導電接合層
71 電子部品
72 ゲート外部端子のゲート電極膜
73 ゲート外部端子のゲート導電接合層
74 ゲート外部端子の被覆部
75 ソース外部端子のソース電極膜
76 ソース外部端子のソース導電接合層
77 ソース外部端子の被覆部
78 ソースセンス外部端子のソースセンス電極膜
79 ソースセンス外部端子のソースセンス導電接合層
80 ソースセンス外部端子の被覆部
81 ドレイン外部端子のドレイン電極膜
82 ドレイン外部端子のレイン導電接合層
83 ドレイン外部端子の被覆部
91 電子部品
92 放熱構造
93 フィン構造
101 電子部品
102 放熱構造
103 放熱部材
111 電子部品
112 ダイオードチップ
113 ダイオードチップのチップ本体
114 ダイオードチップの第1チップ主面
115 ダイオードチップの第2チップ主面
117 ダイオードチップのカソード端子電極層
118 ダイオードチップのアノード端子電極層
120 カソードパッド開口
121 アノードパッド開口
122 カソード外部端子
123 アノード外部端子
124 カソード外部端子のカソード柱状電極層
125 カソード外部端子のカソード接続部
126 アノード外部端子のアノード柱状電極層
127 アノード外部端子のアノード接続部
131 電子部品
132 ICチップ
133 第1配線層
134 第2配線層
135 第3配線層
136 入力外部端子
141 ICチップのチップ本体
142 ICチップの第1チップ主面
143 ICチップの第2チップ主面
145 ICチップの出力端子電極層
146 ICチップの入力端子電極層
148 中間絶縁層
161 第1接続配線層
162 第2接続配線層
163 第3接続配線層
181 電子部品

Claims (29)

  1. 一方側の第1主面および他方側の第2主面を有する半導体基板と、
    前記第1主面を被覆する主面絶縁層と、
    前記主面絶縁層の上に配置された第1チップであって、前記主面絶縁層側の第1裏面および前記第1裏面とは反対側の第1表面を有し、前記第1表面側に配置された少なくとも1つの第1電極を含む前記第1チップと、
    前記第1チップから間隔を空けて前記主面絶縁層の上に配置された第2チップであって、前記主面絶縁層側の第2裏面および前記第2裏面とは反対側の第2表面を有し、前記第2裏面側に配置された第2電極を含む前記第2チップと、
    前記半導体基板の上で前記第1チップの前記第1表面側の前記第1電極および前記第2チップの前記第2裏面側の前記第2電極を電気的に接続する接続配線と、
    前記半導体基板の上で前記第1チップ、前記第2チップおよび前記接続配線を封止する封止絶縁層と、を含む、半導体装置。
  2. 前記封止絶縁層は、前記半導体基板の前記第2主面を露出させている、請求項1に記載の半導体装置。
  3. 前記半導体基板は、前記第1主面および前記第2主面を接続する側面を有し、
    前記封止絶縁層は、前記半導体基板の前記側面を露出させている、請求項1または2に記載の半導体装置。
  4. 前記封止絶縁層は、前記半導体基板の前記側面に対して面一に形成された封止側面を有している、請求項3に記載の半導体装置。
  5. 前記封止絶縁層は、前記半導体基板の厚さよりも小さい厚さを有している、請求項1~4のいずれか一項に記載の半導体装置。
  6. 前記主面絶縁層は、前記第1チップの厚さおよび前記第2チップの厚さの双方よりも小さい厚さを有している、請求項1~5のいずれか一項に記載の半導体装置。
  7. 前記主面絶縁層は、0.1μm以上100μm以下の厚さを有している、請求項1~6のいずれか一項に記載の半導体装置。
  8. 前記半導体基板は、シリコン基板、炭化シリコン基板、サファイア基板または窒化物半導体基板を含む、請求項1~7のいずれか一項に記載の半導体装置。
  9. 前記主面絶縁層は、酸化シリコン層、窒化シリコン層、酸窒化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニウム層および酸窒化アルミニウム層のうちの少なくとも1つを含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の半導体装置。
  10. 前記第1チップは、シリコン、炭化シリコンおよび窒化物半導体のうちの少なくとも1つを含む第1チップ本体を含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の半導体装置。
  11. 前記第2チップは、シリコン、炭化シリコンおよび窒化物半導体のうちの少なくとも1つを含む第2チップ本体を含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の半導体装置。
  12. 前記主面絶縁層の上に配置された第1配線と、
    前記第1配線から間隔を空けて前記主面絶縁層の上に配置された第2配線と、をさらに含み、
    前記第1チップは、前記第1配線の上に配置され、
    前記第2チップは、前記第2配線の上に配置されている、請求項1~11のいずれか一項に記載の半導体装置。
  13. 前記第2チップの前記第2電極は、前記第2配線に電気的に接続され、
    前記接続配線は、前記第2配線に電気的に接続され、前記第2配線を介して前記第2チップに電気的に接続されている、請求項12に記載の半導体装置。
  14. 前記第1チップおよび前記第2チップを選択的に被覆する中間絶縁層をさらに含み、
    前記接続配線は、前記中間絶縁層の上に配置され、
    前記封止絶縁層は、前記接続配線を挟んで前記中間絶縁層を被覆している、請求項1~13のいずれか一項に記載の半導体装置。
  15. 前記第1主面に沿って延びる封止主面を有する前記封止絶縁層と、
    前記封止絶縁層を貫通して前記封止主面から露出するように前記第1主面の法線方向に沿って柱状に延びる少なくとも1つの外部端子と、をさらに含む、請求項1~14のいずれか一項に記載の半導体装置。
  16. 前記第1チップは、前記第1表面側に形成された回路素子、および、前記回路素子に電気的に接続された少なくとも1つの前記第1電極を有し、
    前記外部端子は、少なくとも1つの前記第1電極を介して前記回路素子に電気的に接続された少なくとも1つのチップ側外部端子を含む、請求項15に記載の半導体装置。
  17. 前記第1チップは、複数の前記第1電極を含み、
    複数の前記チップ側外部端子が、複数の前記第1電極に電気的に接続されている、請求項16に記載の半導体装置。
  18. 前記外部端子は、前記接続配線に電気的に接続された接続配線側外部端子を含む、請求項15~17のいずれか一項に記載の半導体装置。
  19. 前記外部端子は、前記封止絶縁層を貫通して前記封止主面から露出するように前記法線方向に柱状に延びる柱状電極、および、前記柱状電極の上に配置された導電接合層を含む、請求項15~18のいずれか一項に記載の半導体装置。
  20. 前記導電接合層の全体が、前記封止主面から露出している、請求項19に記載の半導体装置。
  21. 前記柱状電極は、前記封止主面に対して面一に形成された電極面を有している、請求項19または20に記載の半導体装置。
  22. 前記封止絶縁層は、前記封止主面に形成された複数の開口を有し、
    前記外部端子は、前記開口の壁面を膜状に被覆する電極膜、および、前記電極膜の上に配置された導電接合層を含む、請求項15~18のいずれか一項に記載の半導体装置。
  23. 前記電極膜は、前記開口から前記封止主面の上に引き出された被覆部を含み、
    前記導電接合層は、前記電極膜を挟んで前記開口に埋設され、前記開口外において前記被覆部を挟んで前記封止主面を被覆する部分を有している、請求項22に記載の半導体装置。
  24. 前記半導体基板の前記第2主面側に設けられ、前記半導体基板の熱を外部に放散させる放熱構造をさらに含む、請求項1~23のいずれか一項に記載の半導体装置。
  25. 前記放熱構造は、前記第2主面に形成されたフィン構造を含む、請求項24に記載の半導体装置。
  26. 前記放熱構造は、前記第2主面を被覆する放熱部材を含む、請求項24または25に記載の半導体装置。
  27. 前記第1チップは、MISFETまたはIGBTを含む、請求項1~26のいずれか一項に記載の半導体装置。
  28. 前記第2チップは、前記第1チップ用のダイオードまたは前記第1チップ用の制御回路を含む、請求項1~27のいずれか一項に記載の半導体装置。
  29. 前記第1チップは、600V以上の耐圧を有している、請求項1~28のいずれか一項に記載の半導体装置。
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