JP5206259B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP5206259B2
JP5206259B2 JP2008231871A JP2008231871A JP5206259B2 JP 5206259 B2 JP5206259 B2 JP 5206259B2 JP 2008231871 A JP2008231871 A JP 2008231871A JP 2008231871 A JP2008231871 A JP 2008231871A JP 5206259 B2 JP5206259 B2 JP 5206259B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor device
chip
electrode
die pad
terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2008231871A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010067741A (en
Inventor
浩志 鳶坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP2008231871A priority Critical patent/JP5206259B2/en
Publication of JP2010067741A publication Critical patent/JP2010067741A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5206259B2 publication Critical patent/JP5206259B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/48463Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/48475Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball
    • H01L2224/48476Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area
    • H01L2224/48477Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding)
    • H01L2224/48478Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding) the connecting portion being a wedge bond, i.e. wedge on pre-ball
    • H01L2224/4848Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding) the connecting portion being a wedge bond, i.e. wedge on pre-ball outside the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/4912Layout
    • H01L2224/49171Fan-out arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/13Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304Transistor
    • H01L2924/1306Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

本発明は半導体装置に関し、特にパワー半導体素子を搭載した半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device on which a power semiconductor element is mounted.

パワー半導体素子を搭載した半導体装置では、パワー半導体素子の電極を配線ラインであるリードフレームに接合させて、当該パワー半導体素子を作動している。
このような半導体装置では、1チャネルあたり、1A以上の定格電流を要するために、パワー半導体素子の電極パッドの配置に関し、高効率化が要求される。このため、半導体装置には、通電方向が縦方向である縦型パワー半導体素子が搭載される。そして、当該パワー半導体素子とリードフレームを接合する接合材には、通常、半田材が使用される(例えば、特許文献1参照)。
特開2007−165690号公報
In a semiconductor device equipped with a power semiconductor element, the power semiconductor element is operated by bonding the electrode of the power semiconductor element to a lead frame that is a wiring line.
Since such a semiconductor device requires a rated current of 1 A or more per channel, high efficiency is required for the arrangement of the electrode pads of the power semiconductor element. For this reason, the vertical power semiconductor element whose energization direction is the vertical direction is mounted on the semiconductor device. A solder material is usually used as a bonding material for bonding the power semiconductor element and the lead frame (see, for example, Patent Document 1).
JP 2007-165690 A

しかしながら、パワー半導体素子の作動によって、パワー半導体素子の半田接合部に繰り返し応力が印加されると、当該半田接合部において、剥離が発生する場合がある。これにより、半導体装置の電気的接続に関し、その信頼性が損なわれるという問題が生じている。   However, when a stress is repeatedly applied to the solder joint portion of the power semiconductor element by the operation of the power semiconductor element, peeling may occur at the solder joint portion. This causes a problem that the reliability of the electrical connection of the semiconductor device is impaired.

この問題を解消する方法として、半導体装置に搭載する素子を横型パワー半導体素子とする方法も考えられる。
然るに、当該横型パワー半導体素子は、同サイズの縦型パワー半導体素子に比べ、ESD(Electoro Static Dicharge)サージ耐量が1/5以下になってしまう。このため、横型パワー半導体素子において、縦型パワー半導体素子と同等のESDサージ耐量を得るには、その面積を大きくしなければならず、半導体装置の小型化が図れないという問題があった。
As a method for solving this problem, a method in which an element mounted on a semiconductor device is a lateral power semiconductor element is also conceivable.
However, the lateral power semiconductor element has an ESD (Electoro Static Dicharge) surge withstand of 1/5 or less as compared with a vertical power semiconductor element of the same size. For this reason, in order to obtain the ESD surge withstand capability equivalent to that of the vertical power semiconductor element in the horizontal power semiconductor element, there is a problem that the area must be increased and the semiconductor device cannot be reduced in size.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、電気的接続に関し、高信頼性であり、且つ小型化が実現する半導体装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device that is highly reliable and can be downsized with respect to electrical connection.

上記課題を解決するために、ダイパッドと、前記ダイパッドに接触材を介して裏面電極を接触させた縦型の素子が形成された半導体チップと、前記ダイパッドと前記半導体チップのおもて面に配置された電極とを電気的に接続する配線と、を備え、前記裏面電極と前記電極とが前記半導体チップ内に形成された不純物層を通じて導通していることを特徴とする半導体装置が提供される。   In order to solve the above-described problems, a die pad, a semiconductor chip in which a vertical element in which a back surface electrode is brought into contact with the die pad via a contact material, and a die pad and a front surface of the semiconductor chip are arranged. And a wiring for electrically connecting the formed electrode, wherein the back electrode and the electrode are electrically connected through an impurity layer formed in the semiconductor chip. .

上記手段によれば、電気的接続に関し、高信頼性であり、且つ小型の半導体装置が実現する。   According to the above means, a highly reliable and small-sized semiconductor device can be realized with respect to electrical connection.

以下、本実施の形態に係る半導体装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施の形態では、半導体装置としてサージ吸収ICチップ(以下、ICチップ)を例に説明する。
Hereinafter, a semiconductor device according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
In this embodiment, a surge absorption IC chip (hereinafter referred to as an IC chip) is described as an example of a semiconductor device.

図1は半導体装置の要部平面模式図である。
半導体装置1は、ダイパッド10dと、ダイパッド10d上に配置された金属ペースト11と、金属ペースト11上に配置された、ICチップ12と、を有している。即ち、ICチップ12の裏面側とダイパッド10dとは、金属ペースト11を介して電気的に接続されている。ICチップ12には、縦型の素子が形成されている。
FIG. 1 is a schematic plan view of an essential part of a semiconductor device.
The semiconductor device 1 has a die pad 10d, a metal paste 11 disposed on the die pad 10d, and an IC chip 12 disposed on the metal paste 11. That is, the back side of the IC chip 12 and the die pad 10 d are electrically connected via the metal paste 11. A vertical element is formed on the IC chip 12.

また、ICチップ12の主面(おもて面)には、複数の電極パッド13,14が配置されている。そして、それぞれの電極パッド13と各リードフレーム10Lとが金属配線であるボンディングワイヤ15を通じて電気的に接続されている。また、電極パッド14については、ボンディングワイヤ16を通じてダイパッド10dから延在させたリードフレーム10Lに電気的に接続されている。即ち、ICチップ12の裏面と電極パッド14とは、ボンディングワイヤ16を通じて導通している。   A plurality of electrode pads 13 and 14 are disposed on the main surface (front surface) of the IC chip 12. Each electrode pad 13 and each lead frame 10L are electrically connected through a bonding wire 15 which is a metal wiring. The electrode pad 14 is electrically connected to a lead frame 10L extending from the die pad 10d through the bonding wire 16. That is, the back surface of the IC chip 12 and the electrode pad 14 are electrically connected through the bonding wire 16.

そして、このような半導体装置1内には、パワーツェナーダイオード(以下、ダイオード)、入力サージ吸収回路、ノイズカット・レベルシフト回路、及びバッファ回路等の回路が組み込まれている(後述)。   Such a semiconductor device 1 incorporates circuits such as a power Zener diode (hereinafter referred to as a diode), an input surge absorption circuit, a noise cut / level shift circuit, and a buffer circuit (described later).

尚、ダイパッド10d、リードフレーム10Lの材質としては、例えば、銅(Cu)が用いられている。
また、金属ペースト11に含まれる金属の材質としては、例えば、銀(Ag)が用いられている。
For example, copper (Cu) is used as the material for the die pad 10d and the lead frame 10L.
Moreover, as a metal material contained in the metal paste 11, for example, silver (Ag) is used.

また、電極パッド13,14の材質としては、例えば、アルミニウム(Al)、或いは銅(Cu)が用いられている。そして、その下層から、ニッケル(Ni)/金(Au)鍍金を施してもよい。或いは、前記鍍金を施さず、ICチップ12の半導体基材(例えば、シリコン(Si)等)を電極パッドとして表出させてもよい。   Moreover, as a material of the electrode pads 13 and 14, for example, aluminum (Al) or copper (Cu) is used. Then, nickel (Ni) / gold (Au) plating may be applied from the lower layer. Or you may make the semiconductor base material (for example, silicon | silicone (Si) etc.) of IC chip 12 expose as an electrode pad, without giving the said plating.

また、電極パッド13,14が配置されているICチップ12の主面とは反対側の主面(裏面電極)の材質としては、例えば、アルミニウム(Al)、或いは銅(Cu)が用いられている。そして、その下層から、ニッケル(Ni)/金(Au)鍍金を施してもよい。或いは、ICチップ12の半導体基材(例えば、シリコン(Si)等)を電極パッドとして表出させてもよい。   Moreover, as a material of the main surface (back surface electrode) opposite to the main surface of the IC chip 12 on which the electrode pads 13 and 14 are arranged, for example, aluminum (Al) or copper (Cu) is used. Yes. Then, nickel (Ni) / gold (Au) plating may be applied from the lower layer. Alternatively, a semiconductor substrate (for example, silicon (Si)) of the IC chip 12 may be exposed as an electrode pad.

また、ボンディングワイヤ15,16の材質としては、例えば、金(Au)が用いられている。
また、ボンディングワイヤ15の代わりに、導電板(リードフレーム)を用いてもよい。
Moreover, as a material of the bonding wires 15 and 16, for example, gold (Au) is used.
Further, a conductive plate (lead frame) may be used instead of the bonding wire 15.

また、電極パッド13,14を配置する数は、図示する数に限定されない。
次に、半導体装置1の構造について、断面図を用いて補説する。尚、以下に示す図では、図1と同一の部材には同一の符号を付している。
Further, the number of electrode pads 13 and 14 arranged is not limited to the number shown.
Next, the structure of the semiconductor device 1 will be supplemented using a cross-sectional view. In the drawings shown below, the same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

図2は半導体装置の要部断面模式図である。図2には、上述した電極パッド14の周辺と、当該電極パッド14以外の領域に配置された所定の電極パッド13の周辺の様子が例示されている。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a main part of the semiconductor device. FIG. 2 illustrates the state of the periphery of the electrode pad 14 described above and the periphery of the predetermined electrode pad 13 arranged in a region other than the electrode pad 14.

図示するように、ICチップ12は、例えば、p+型基板12sをICチップ12の基材とし、当該p+型基板12s上に、p−エピタキシャル層12epを形成している。
そして、電極パッド13の下方には、p−エピタキシャル層12ep内に、n+層12nが形成され、当該n+層12n上に電極パッド13を配置している。即ち、電極パッド13下方には、PN接合が形成され、縦型のダイオードが配置されている。
As shown in the figure, the IC chip 12 uses, for example, a p + type substrate 12s as a base material of the IC chip 12, and a p− epitaxial layer 12ep is formed on the p + type substrate 12s.
An n + layer 12n is formed in the p− epitaxial layer 12ep below the electrode pad 13, and the electrode pad 13 is disposed on the n + layer 12n. That is, a PN junction is formed below the electrode pad 13 and a vertical diode is disposed.

一方、電極パッド14の下方には、p−エピタキシャル層12ep内に、p+型基板12sと同じ不純物濃度のp+層12pが形成され、当該p+層12p上に電極パッド14を配置している。そして、電極パッド14に接触させたp+層12pを、p+型基板12sにまで延在させ、p+層12pとp+型基板12sとを直接的に導通させている。   On the other hand, below the electrode pad 14, a p + layer 12p having the same impurity concentration as that of the p + type substrate 12s is formed in the p− epitaxial layer 12ep, and the electrode pad 14 is disposed on the p + layer 12p. Then, the p + layer 12p in contact with the electrode pad 14 is extended to the p + type substrate 12s, and the p + layer 12p and the p + type substrate 12s are directly conducted.

即ち、裏面電極12bと電極パッド14とがICチップ12内に形成されたp+不純物層を通じて導通している。
このように、ICチップ12においては、ICチップ12の裏面電極12bが当該金属ペースト11を介してダイパッド10dと同電位になっている。そして、ダイパッド10dからICチップ12が剥離しても、ICチップ12の裏面電極12bが、ダイパッド10dから延在させたリードフレーム10L、ボンディングワイヤ16、電極パッド14、p−エピタキシャル層12ep内のp+層12p、p+型基板12sを経由して、ダイパッド10dと同電位になる。
That is, the back electrode 12 b and the electrode pad 14 are electrically connected through the p + impurity layer formed in the IC chip 12.
Thus, in the IC chip 12, the back surface electrode 12 b of the IC chip 12 is at the same potential as the die pad 10 d through the metal paste 11. Even if the IC chip 12 is peeled off from the die pad 10d, the back electrode 12b of the IC chip 12 is still connected to the lead frame 10L extending from the die pad 10d, the bonding wire 16, the electrode pad 14, and p + in the p-epitaxial layer 12ep. It has the same potential as the die pad 10d via the layer 12p and the p + type substrate 12s.

発明者の事前の調査によれば、裏面電極12bの表面に金(Au)鍍金が施されている場合、裏面電極12bとダイパッド10dとの接触材として、金属ペースト11を用いると、加熱サイクルによって、裏面電極12bとダイパッド10d間に隙間が生じることがある。   According to the inventor's prior investigation, when gold (Au) plating is applied to the surface of the back electrode 12b, if the metal paste 11 is used as a contact material between the back electrode 12b and the die pad 10d, There may be a gap between the back electrode 12b and the die pad 10d.

然るに、このような場合でも、裏面電極12bは、ダイパッド10dから延在させたリードフレーム10L、ボンディングワイヤ16、電極パッド14、p−エピタキシャル層12ep内のp+層12p、p+型基板12sを経由して、裏面電極12bを常にダイパッド10dと同電位にすることができる。   However, even in such a case, the back surface electrode 12b passes through the lead frame 10L extending from the die pad 10d, the bonding wire 16, the electrode pad 14, the p + layer 12p in the p− epitaxial layer 12ep, and the p + type substrate 12s. Thus, the back electrode 12b can always be at the same potential as the die pad 10d.

尚、ICチップ12の半導体基板に混在させる不純物の導電型については、上記のp型とn型を入れ替えてもよい。
次に、機能ブロック図を用いて、ICチップ12の構成について説明する。
In addition, about the conductivity type of the impurity mixed in the semiconductor substrate of IC chip 12, you may replace said p type and n type.
Next, the configuration of the IC chip 12 will be described using a functional block diagram.

図3は半導体装置の機能ブロック図である。この図では、1チャネルの半導体装置1の機能ブロック図が例示されている。
ICチップ12には、入力サージ吸収回路、ノイズカット・レベルシフト回路、及びバッファ回路が集積化されて、1チップ化されている。これらの回路は、例えば、複数のパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)素子が組み合わされたCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)回路により構成されている。そして、ICチップ12の各端子が上記電極パッド13,14の何れかに対応している。
FIG. 3 is a functional block diagram of the semiconductor device. In this figure, a functional block diagram of the one-channel semiconductor device 1 is illustrated.
The IC chip 12 is integrated into one chip by integrating an input surge absorption circuit, a noise cut / level shift circuit, and a buffer circuit. These circuits are constituted by, for example, a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) circuit in which a plurality of power MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) elements are combined. Each terminal of the IC chip 12 corresponds to one of the electrode pads 13 and 14.

VB端子は、例えば、バッテリ電源に接続されている。また、VOS端子は、所定の電源電圧に接続されている。即ち、VB端子及びVOS端子は、電源端子である。また、ICチップ12のIN端子−VR端子間には、プルアップ・プルダウン抵抗20が接続されている。また、IN端子−GND間にはダイオード21が接続され、VB端子−GND間には、ダイオード22が接続されている。   The VB terminal is connected to, for example, a battery power source. The VOS terminal is connected to a predetermined power supply voltage. That is, the VB terminal and the VOS terminal are power supply terminals. A pull-up / pull-down resistor 20 is connected between the IN terminal and the VR terminal of the IC chip 12. A diode 21 is connected between the IN terminal and GND, and a diode 22 is connected between the VB terminal and GND.

このような半導体装置1を用いれば、例えば、IN端子に印加されたESDエネルギーは、IN端子−GND間に配置されたダイオード21によって効率よく吸収される。当該ダイオード21は、上述したように、ICチップ12の所定の上記電極パッド13の下方に配置されている(図2参照)。   If such a semiconductor device 1 is used, for example, ESD energy applied to the IN terminal is efficiently absorbed by the diode 21 arranged between the IN terminal and GND. As described above, the diode 21 is disposed below the predetermined electrode pad 13 of the IC chip 12 (see FIG. 2).

そして、ESDエネルギーが除去された電気信号は、ノイズカット・レベルシフト回路によって、ノイズが除去されて、所定の電圧に変換される。更に、信号は、バッファ回路によって、高周波ノイズの遮断等のフィルタリングがかけられて、OUT端子に出力される。これにより、OUT端子からはサージが抑制された電気信号が得られる。   The electrical signal from which the ESD energy has been removed is converted into a predetermined voltage after the noise is removed by a noise cut / level shift circuit. Further, the signal is subjected to filtering such as blocking of high frequency noise by the buffer circuit, and is output to the OUT terminal. Thereby, an electrical signal in which surge is suppressed is obtained from the OUT terminal.

このように、本実施の形態に係る半導体装置1によれば、接触材である金属ペースト11を用いて、ICチップ12の裏面電極12bとダイパッド10dとを接触させている。このような構成であれば、ICチップ12に、加熱サイクルによって繰り返し応力が印加されても、金属ペースト11によって、その応力を緩和することができる。これにより、裏面電極12bとダイパッド10dとは、剥がれ難くなっている。   Thus, according to semiconductor device 1 concerning this embodiment, back electrode 12b of IC chip 12 and die pad 10d are made to contact using metal paste 11 which is a contact material. With such a configuration, even when stress is repeatedly applied to the IC chip 12 by a heating cycle, the stress can be relaxed by the metal paste 11. Thereby, the back surface electrode 12b and the die pad 10d are difficult to peel off.

また、仮に、裏面電極12bとダイパッド10d間に隙間が形成して、裏面電極12bとダイパッド10dとが部分的に剥離したとしても、ICチップ12には、ダイパッド10dから延在させたリードフレーム10Lからボンディングワイヤ16を経て、更に、電極パッド14、p+層12p、並びにp+型基板12sという、予備ラインが備えられている。その結果、裏面電極12bの電位は、常にダイパッド10dと同電位に維持される。   Further, even if a gap is formed between the back electrode 12b and the die pad 10d and the back electrode 12b and the die pad 10d are partially separated, the lead frame 10L extending from the die pad 10d is provided on the IC chip 12. And a bonding wire 16, and further, a spare line of an electrode pad 14, a p + layer 12 p, and a p + type substrate 12 s is provided. As a result, the potential of the back electrode 12b is always maintained at the same potential as that of the die pad 10d.

即ち、ICチップ12は、裏面電極12bとダイパッド10dを導通させる二重の導通経路を有している。
尚、ICチップ12として、上記p+型基板12sに代えて、n+型基板(図示しない)を用いた場合には、図2に例示する不純物層の導電型が反転される。そして、図4に示す半導体装置を構成することができる。
That is, the IC chip 12 has a double conduction path for conducting the back electrode 12b and the die pad 10d.
When an n + type substrate (not shown) is used as the IC chip 12 instead of the p + type substrate 12s, the conductivity type of the impurity layer illustrated in FIG. 2 is reversed. Then, the semiconductor device shown in FIG. 4 can be configured.

図4は半導体装置の別の機能ブロック図である。
例えば、入力サージ吸収回路のダイオード21,22を図4のように接続する。すなわち、IN端子−VB端子間にはダイオード21が接続され、VB端子−GND間には、ダイオード22が接続されている。
FIG. 4 is another functional block diagram of the semiconductor device.
For example, the diodes 21 and 22 of the input surge absorbing circuit are connected as shown in FIG. That is, the diode 21 is connected between the IN terminal and the VB terminal, and the diode 22 is connected between the VB terminal and GND.

このように、ダイオード21,22は、ICチップが形成される半導体基板の導電型によって、VB端子若しくはGNDの何れかにに共通に接続される。
ここで、例えば図4に示す構成において、IN端子−GND間のサージは、IN端子→ダイオード21(順方向)→VB端子→ダイオード22(逆方向)→GNDという経路で流れサージが吸収される。
As described above, the diodes 21 and 22 are commonly connected to either the VB terminal or the GND depending on the conductivity type of the semiconductor substrate on which the IC chip is formed.
Here, for example, in the configuration shown in FIG. 4, the surge between the IN terminal and GND flows through the path of the IN terminal → diode 21 (forward direction) → VB terminal → diode 22 (reverse direction) → GND, and the surge is absorbed. .

以上説明したように、図3または図4に示すICチップ12の2箇所にダイオードを挿入することで、サージを効果的に吸収できる。従って、半導体装置1を安定して作動させることができる。   As described above, surges can be effectively absorbed by inserting diodes at two locations on the IC chip 12 shown in FIG. 3 or FIG. Therefore, the semiconductor device 1 can be stably operated.

また、本実施の形態に係る半導体装置においては、ICチップ12の素子構成を縦型とすることにより、横型パワー半導体素子を用いる場合に比べ、半導体装置の小型化を図ることができる。また、充分なESDサージ耐量を備えた半導体装置が実現する。   Further, in the semiconductor device according to the present embodiment, the element configuration of the IC chip 12 is vertical, so that the size of the semiconductor device can be reduced as compared with the case where a horizontal power semiconductor element is used. In addition, a semiconductor device having sufficient ESD surge resistance is realized.

例えば、図5はESDサージ耐量の素子面積依存を説明する図である。
ここで、図5の横軸にはICチップ12に形成された素子面積(mm2)が示され、縦軸にはESDサージ耐量(V)が示されている。目盛りは対数で表示されている。
For example, FIG. 5 is a diagram for explaining the dependence of the ESD surge resistance on the element area.
Here, the horizontal axis of FIG. 5 shows the element area (mm 2 ) formed on the IC chip 12, and the vertical axis shows the ESD surge withstand (V). The scale is displayed logarithmically.

また、この図には、定格60V耐圧である150pF−150Ω条件の縦型の素子と横型の素子の素子面積−ESDサージ耐量が示されている。
図示するように、ESDサージ耐量が約3kVまでは、横型のMOSFETにおいて、縦型のMOSFETと同等のESDサージ耐量を得るには、縦型のMOSFETの約3倍の面積を要することになる。
This figure also shows the element area-ESD surge resistance of a vertical element and a horizontal element with a rated voltage of 60 V and a 150 pF-150Ω condition.
As shown in the figure, when the ESD surge withstand is up to about 3 kV, the lateral MOSFET requires about three times the area of the vertical MOSFET to obtain the ESD surge withstand equivalent to that of the vertical MOSFET.

更に、ESDサージ耐量が3kVを超過すると、横型のMOSFETにおいては、縦型のMOSFETと同等のESDサージ耐量を得るために、縦型のMOSFETの約10倍以上の面積を要してしまう。   Further, if the ESD surge withstand exceeds 3 kV, the horizontal MOSFET requires an area about 10 times or more that of the vertical MOSFET in order to obtain the ESD surge withstand equivalent to that of the vertical MOSFET.

これに対し、縦型のツェナーダイオードでは、縦型のMOSFETよりも更に小面積で高耐性を有している。
例えば、ESDサージ耐量が約3kVまでは、縦型のMOSFETにおいて、縦型のツェナーダイオードと同等のESDサージ耐量を得るには、縦型のツェナーダイオードの約1.5倍の面積を要することになる。
On the other hand, the vertical Zener diode has higher resistance with a smaller area than the vertical MOSFET.
For example, up to about 3 kV of ESD surge withstand, a vertical MOSFET requires about 1.5 times the area of a vertical Zener diode to obtain an ESD surge withstand equivalent to that of a vertical Zener diode. Become.

更に、ESDサージ耐量が3kVを超過すると、縦型のMOSFETにおいては、縦型のツェナーダイオードと同等のESDサージ耐量を得るために、縦型のツェナーダイオードの約6〜10倍以上の面積を要してしまう。   In addition, if the ESD surge withstand exceeds 3 kV, the vertical MOSFET requires about 6 to 10 times more area than the vertical Zener diode in order to obtain the ESD surge withstand equivalent to that of the vertical Zener diode. Resulting in.

一方、縦型のツェナーダイオードを備えた横型のMOSFETにおいては、素子面積に係わらず、ESDサージ耐量が一定になる領域があることが分かっている。
従って、本実施の形態のように、ICチップ12のダイオードの構成を縦型とすることにより、半導体装置の小型化を図ることができ、且つ、充分なESDサージ耐量を備えた半導体装置が実現する。
On the other hand, it has been found that in a lateral MOSFET provided with a vertical Zener diode, there is a region where the ESD surge resistance is constant regardless of the element area.
Therefore, as in this embodiment, the configuration of the diode of the IC chip 12 is vertical, so that the semiconductor device can be reduced in size and a semiconductor device having sufficient ESD surge resistance can be realized. To do.

このように、本実施の形態によれば、電気的接続に関し、高信頼性であり、且つ小型の半導体装置1が実現する。   Thus, according to the present embodiment, a highly reliable and small-sized semiconductor device 1 is realized with respect to electrical connection.

半導体装置の要部平面模式図である。It is a principal part schematic diagram of a semiconductor device. 半導体装置の要部断面模式図である。It is a principal part cross-sectional schematic diagram of a semiconductor device. 半導体装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a semiconductor device. 半導体装置の別の機能ブロック図である。It is another functional block diagram of a semiconductor device. ESDサージ耐量の素子面積依存を説明する図である。It is a figure explaining the element area dependence of ESD surge tolerance.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体装置
10d ダイパッド
10L リードフレーム
11 金属ペースト
12 ICチップ
12ep p−エピタキシャル層
12s p+型基板
12n n+層
12p p+層
12b 裏面電極
13,14 電極パッド
15,16 ボンディングワイヤ
20 プルアップ・プルダウン抵抗
21,22 ダイオード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor device 10d Die pad 10L Lead frame 11 Metal paste 12 IC chip 12ep p-Epitaxial layer 12s p + type substrate 12n n + layer 12p p + layer 12b Back electrode 13, 14 Electrode pad 15, 16 Bonding wire 20 Pull-up pull-down resistor 21, 22 Diode

Claims (4)

ダイパッドと、
前記ダイパッドに接触材を介して裏面電極を接触させた縦型の素子が形成された半導体チップと、
前記ダイパッドと前記半導体チップのおもて面に配置された電極とを電気的に接続する配線と、
を備え、前記裏面電極と前記電極とが前記半導体チップ内に形成された不純物層を通じて導通していることを特徴とする半導体装置。
Die pad,
A semiconductor chip in which a vertical element in which a back electrode is brought into contact with the die pad via a contact material;
Wiring that electrically connects the die pad and the electrode disposed on the front surface of the semiconductor chip;
The semiconductor device is characterized in that the back electrode and the electrode are electrically connected through an impurity layer formed in the semiconductor chip.
前記半導体チップ内に、サージ吸収手段が備えられていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein surge absorbing means is provided in the semiconductor chip. 前記サージ吸収手段は、縦型のダイオードであることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the surge absorbing means is a vertical diode. 前記ダイオードは、前記半導体チップの入力端子−電源端子間、入力端子−接地端子間、電源端子−接地端子間の少なくとも1箇所に設けられていることを特徴とする請求項3記載の半導体装置。   4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the diode is provided at least at one place between the input terminal and the power supply terminal, between the input terminal and the ground terminal, and between the power supply terminal and the ground terminal of the semiconductor chip.
JP2008231871A 2008-09-10 2008-09-10 Semiconductor device Active JP5206259B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008231871A JP5206259B2 (en) 2008-09-10 2008-09-10 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008231871A JP5206259B2 (en) 2008-09-10 2008-09-10 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010067741A JP2010067741A (en) 2010-03-25
JP5206259B2 true JP5206259B2 (en) 2013-06-12

Family

ID=42193085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008231871A Active JP5206259B2 (en) 2008-09-10 2008-09-10 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5206259B2 (en)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63181373A (en) * 1987-01-22 1988-07-26 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
US5610425A (en) * 1995-02-06 1997-03-11 Motorola, Inc. Input/output electrostatic discharge protection circuit for an integrated circuit
JP2002305309A (en) * 2001-02-01 2002-10-18 Hitachi Ltd Semiconductor device and its manufacturing method
JP4403366B2 (en) * 2003-06-04 2010-01-27 富士電機デバイステクノロジー株式会社 Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2006310672A (en) * 2005-05-02 2006-11-09 Renesas Technology Corp Method for manufacturing semiconductor device
JP2007116058A (en) * 2005-10-24 2007-05-10 Renesas Technology Corp Semiconductor device
WO2007111432A1 (en) * 2006-03-28 2007-10-04 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting device having zener diode therein and method of fabricating the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010067741A (en) 2010-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5558714B2 (en) Semiconductor package
US10347567B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP6065979B2 (en) Semiconductor device
US9082868B2 (en) Semiconductor component and method of manufacture
US10170919B2 (en) Battery protecting apparatus
TWI731129B (en) Electronic device
US20060176638A1 (en) Minimized wire bonds in transient blocking unit packaging
JP5420274B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP7199921B2 (en) semiconductor equipment
JP2006505955A (en) Chip scale Schottky device
CN115335986A (en) Electronic device
US8928002B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
JP5206259B2 (en) Semiconductor device
CN104051446A (en) Multi-chip transient voltage suppressor and transient voltage or ESD suppression method for any pole of double signal lines
JP2006270112A (en) Power semiconductor element and power module
JP2011199039A (en) Semiconductor device
US20240006364A1 (en) Semiconductor device
JP2004319861A (en) Semiconductor device
JP2008263135A (en) Mounting structure of semiconductor device
US11967577B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2008166628A (en) Protective circuit of semiconductor device
JP5102011B2 (en) Semiconductor device
EP1357594A1 (en) Power semiconductor device manufactured using a chip-size package
JP6416055B2 (en) Semiconductor device
CN116762168A (en) Semiconductor device with a semiconductor layer having a plurality of semiconductor layers

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20110422

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110812

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130116

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130122

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130204

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160301

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5206259

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250