JP6420617B2 - 半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置に関し、例えば、複数の半導体チップを並べて配置してパッケージ化した半導体装置に好適に利用できるものである。
ダイパッド上に半導体チップを搭載し、半導体チップのパッド電極とリードとをワイヤを介して電気的に接続し、それらを樹脂封止することにより、半導体パッケージ形態の半導体装置を製造することができる。
特開2012−80118号公報(特許文献1)には、マイコンチップとSDRAMチップとを並べて配置してパッケージ化した半導体装置に関する技術が記載されている。
特開2010−80914号公報(特許文献2)には、パワー系半導体チップとコントローラ用半導体チップとを並べて配置してパッケージ化した半導体装置に関する技術が記載されている。
特開2009−54850号公報(特許文献3)には、ドライバICチップ上にマイコンICチップを実装したスタック型実装方式の半導体装置に関する技術が記載されている。
特開2012−80118号公報 特開2010−80914号公報 特開2009−54850号公報
複数の半導体チップを並べて配置してパッケージ化した半導体装置においても、できるだけ信頼性を向上させることが望まれる。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態によれば、半導体装置は、第1半導体チップと、第2半導体チップと、複数のリードと、複数のワイヤと、それらを封止する封止体とを有している。前記第1半導体チップは、第1パッド、第2パッド、および前記第1パッドと前記第2パッドとを電気的に接続する第1配線を有し、前記第2半導体チップは、第3パッドを有している。前記第2半導体チップの前記第3パッドと前記第1半導体チップの前記第1パッドとは第1ワイヤを介して電気的に接続され、前記第1半導体チップの前記第2パッドは第1リードと第2ワイヤを介して電気的に接続されている。前記第1リードと前記第1半導体チップとの間の距離は、前記第1リードと前記第2半導体チップとの間の距離よりも小さい。そして、前記第1パッド、前記第2パッドおよび前記第1配線は、前記第1半導体チップ内に形成されているいずれの回路とも電気的に接続されていない。
一実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
一実施の形態である半導体装置の上面図である。 一実施の形態である半導体装置の平面透視図である。 一実施の形態である半導体装置の平面透視図である。 一実施の形態である半導体装置の平面透視図である。 一実施の形態である半導体装置の下面図である。 一実施の形態である半導体装置の断面図である。 一実施の形態である半導体装置の断面図である。 一実施の形態である半導体装置の断面図である。 一実施の形態である半導体装置の部分拡大平面透視図である。 一実施の形態である半導体装置の説明図である。 一実施の形態である半導体装置の説明図である。 一実施の形態である半導体装置の製造工程を示すプロセスフロー図である。 一実施の形態である半導体装置の製造工程中の断面図である。 図13に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。 図14に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。 図15に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。 図16に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。 図17に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。 一実施の形態である半導体装置の回路図である。 一実施の形態である半導体装置に用いられる半導体チップのチップレイアウトを示す平面図である。 図20に示される半導体チップの部分拡大平面図である。 図20に示される半導体チップの要部断面図である。 図20に示される半導体チップの要部断面図である。 図20に示される半導体チップの要部断面図である。 図24の変形例を示す半導体チップの要部断面図である。 図24の変形例を示す半導体チップの要部断面図である。 図21の変形例を示す半導体チップの部分拡大平面図である。 図21の変形例を示す半導体チップの部分拡大平面図である。 図27および図28のE−E線の位置での断面図である。 図20の変形例を示す半導体チップのチップレイアウトを示す平面図である。 検討例の半導体装置の平面透視図である。 検討例の半導体装置の説明図である。 一実施の形態である半導体装置の説明図である。 図33の一部を拡大して示した部分拡大平面図である。 一実施の形態である半導体装置の変形例を示す部分拡大平面透視図である。 一実施の形態である半導体装置の変形例を示す回路図である。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
(実施の形態)
本発明の一実施の形態の半導体装置を図面を参照して説明する。
<半導体装置(半導体パッケージ)の構造について>
図1は、本発明の一実施の形態である半導体装置PKGの上面図であり、図2〜図4は、半導体装置PKGの平面透視図であり、図5は、半導体装置PKGの下面図(裏面図)であり、図6〜図8は、半導体装置PKGの断面図である。図2には、封止部MRを透視したときの半導体装置PKGの上面側の平面透視図が示されている。また、図3は、図2において、更にワイヤBWを透視(省略)したときの半導体装置PKGの上面側の平面透視図が示されている。また、図4は、図3において、更に半導体チップCP1,CP2を透視(省略)したときの半導体装置PKGの上面側の平面透視図が示されている。なお、図1〜図4では、半導体装置PKGの向きは同じである。また、図2〜図4では、封止部MRの外周の位置を点線で示してある。また、図1、図2および図5のA−A線の位置での半導体装置PKGの断面が、図6にほぼ対応し、図1、図2および図5のB−B線の位置での半導体装置PKGの断面が、図7にほぼ対応し、図1、図2および図5のC−C線の位置での半導体装置PKGの断面が、図8にほぼ対応している。また、図9は、図2の一部を拡大した部分拡大平面透視図である。また、図3においては、半導体チップCP1の辺SD3の延長線ESを二点鎖線で示してある。
図1〜図9に示される本実施の形態の半導体装置(半導体パッケージ)PKGは、樹脂封止型の半導体パッケージ形態の半導体装置であり、ここではQFP(Quad Flat Package)形態の半導体装置である。以下、図1〜図9を参照しながら、半導体装置PKGの構成について説明する。
図1〜図9に示される本実施の形態の半導体装置PKGは、半導体チップCP1,CP2と、半導体チップCP1,CP2を搭載するダイパッドDPと、導電体によって形成された複数のリードLDと、半導体チップCP1,CP2の複数のパッド電極P1,P2と複数のリードLDとを電気的に接続する複数のワイヤBWと、これらを封止する封止部MRとを有している。
封止体としての封止部(封止樹脂部、封止体)MRは、例えば熱硬化性樹脂材料などの樹脂材料などからなり、フィラーなどを含むこともできる。例えば、フィラーを含むエポキシ樹脂などを用いて封止部MRを形成することができる。エポキシ系の樹脂以外にも、低応力化を図る等の理由から、例えばフェノール系硬化剤、シリコーンゴムおよびフィラー等が添加されたビフェニール系の熱硬化性樹脂を、封止部MRの材料として用いても良い。
封止部MRは、一方の主面である上面(表面)MRaと、上面MRaの反対側の主面である下面(裏面、底面)MRbと、上面MRaおよび下面MRbに交差する側面MRc1,MRc2,MRc3,MRc4と、を有している(図1および図5〜図8参照)。すなわち、封止部MRの外観は、上面MRa、下面MRbおよび側面MRc1,MRc2,MRc3,MRc4で囲まれた薄板状とされている。なお、平面視において、封止部MRの各側面MRc1,MRc2,MRc3,MRc4は、封止部MRの辺とみなすこともできる。
封止部MRの上面MRaおよび下面MRbの平面形状は、例えば矩形状に形成されており、この矩形(平面矩形)の角に丸みを帯びさせることもできる。また、この矩形(平面矩形)の4つの角のうち、任意の角を落とすこともできる。封止部MRの上面MRaおよび下面MRbの平面形状を矩形とした場合には、封止部MRは、その厚さと交差する平面形状(外形形状)が矩形(四角形)となる。封止部MRの側面MRc1,MRc2,MRc3,MRc4のうち、側面MRc1と側面MRc3とが互いに対向し、側面MRc2と側面MRc4とが互いに対向し、側面MRc1と側面MRc2,MRc4とが互いに交差し、側面MRc3と側面MRc2,MRc4とが互いに交差している。
複数のリード(リード部)LDは、導電体で構成されており、好ましくは銅(Cu)または銅合金などの金属材料からなる。複数のリードLDのそれぞれは、一部が封止部MR内に封止され、他の一部が封止部MRの側面から封止部MRの外部に突出している。以下では、リードLDのうちの封止部MR内に位置する部分をインナリード部と呼び、リードLDのうちの封止部MR外に位置する部分をアウタリード部と呼ぶものとする。
なお、本実施の形態の半導体装置PKGは、各リードLDの一部(アウタリード部)が封止部MRの側面から突出した構造であり、以下ではこの構造に基づいて説明するが、この構造に限定されるものではなく、例えば、封止部MRの側面から各リードLDがほとんど突出せず、かつ封止部MRの下面MRbで各リードLDの一部が露出した構成(QFN型の構成)などを採用することもできる。
複数のリードLDは、封止部MRの側面MRc1側に配置された複数のリードLDと、封止部MRの側面MRc2側に配置された複数のリードLDと、封止部MRの側面MRc3側に配置された複数のリードLDと、封止部MRの側面MRc4側に配置された複数のリードLDとで構成されている。
封止部MRの側面MRc1側に配置された複数のリードLDの各アウタリード部は、封止部MRの側面MRc1から封止部MR外に突出している。また、封止部MRの側面MRc2側に配置された複数のリードLDの各アウタリード部は、封止部MRの側面MRc2から封止部MR外に突出している。また、封止部MRの側面MRc3側に配置された複数のリードLDの各アウタリード部は、封止部MRの側面MRc3から封止部MR外に突出している。また、封止部MRの側面MRc4側に配置された複数のリードLDの各アウタリード部は、封止部MRの側面MRc4から封止部MR外に突出している。
各リードLDのアウタリード部は、アウタリード部の端部近傍の下面が封止部MRの下面MRbとほぼ同一平面上に位置するように、折り曲げ加工されている。リードLDのアウタリード部は、半導体装置PKGの外部接続用端子部(外部端子)として機能する。
ダイパッド(チップ搭載部、タブ)DPは、半導体チップCP1および半導体チップCP2を搭載するチップ搭載部である。ダイパッドDPの平面形状は、例えば矩形状に形成されている。半導体チップCP1と半導体チップCP2とは、ダイパッドDP上に並んで配置され、封止部MRは、ダイパッドDPの一部を封止し、複数のリードLDは、ダイパッドDPの周囲に配置されている。
ダイパッドDPは、側面MRc1側の辺(側面)DP1と、側面MRc2側の辺(側面)DP2と、側面MRc3側の辺(側面)DP3と、側面MRc4側の辺(側面)DP4と、を有している(図1、図3および図4参照)。ダイパッドDPの辺(側面)DP1は、封止部MRの側面MRc1に沿った辺(側面)であり、ダイパッドDPの辺(側面)DP2は、封止部MRの側面MRc2に沿った辺(側面)であり、ダイパッドDPの辺(側面)DP3は、封止部MRの側面MRc3に沿った辺(側面)であり、ダイパッドDPの辺(側面)DP4は、封止部MRの側面MRc4に沿った辺(側面)である。
封止部MRの側面MRc1側に配置された複数のリードLDは、ダイパッドDPの辺(側面)DP1に沿って配置(配列)され、封止部MRの側面MRc2側に配置された複数のリードLDは、ダイパッドDPの辺(側面)DP2に沿って配置(配列)されている。また、封止部MRの側面MRc3側に配置された複数のリードLDは、ダイパッドDPの辺(側面)DP3に沿って配置(配列)され、封止部MRの側面MRc4側に配置された複数のリードLDは、ダイパッドDPの辺(側面)DP4に沿って配置(配列)されている。
すなわち、ダイパッドDPの辺(側面)DP1と封止部MRの側面MRc1との間に、封止部MRの側面MRc1に沿って、複数のリードLD(のインナリード部)が配置(配列)され、ダイパッドDPの辺(側面)DP2と封止部MRの側面MRc2との間に、封止部MRの側面MRc2に沿って、複数のリードLD(のインナリード部)が配置(配列)されている。また、ダイパッドDPの辺(側面)DP3と封止部MRの側面MRc3との間に、封止部MRの側面MRc3に沿って、複数のリードLD(のインナリード部)が配置(配列)され、ダイパッドDPの辺(側面)DP4と封止部MRの側面MRc4との間に、封止部MRの側面MRc4に沿って、複数のリードLD(のインナリード部)が配置(配列)されている。
封止部MRの下面MRbでは、ダイパッドDPの下面(裏面)が露出されている。封止部MRの上面MRaでは、ダイパッドDPは露出されていない。
ダイパッドDPは導電体で構成されており、好ましくは銅(Cu)または銅合金などの金属材料からなる。半導体装置PKGを構成するダイパッドDPおよび複数のリードLDが同じ材料(同じ金属材料)で形成されていれば、より好ましい。これにより、ダイパッドDPおよび複数のリードLDが連結されたリードフレームを作製しやすくなり、リードフレームを用いた半導体装置PKGの製造が容易になる。
ダイパッドDPの平面形状を構成する矩形の四隅には、それぞれ吊りリードTLが一体的に形成されている。各吊りリードTLは、ダイパッドDPと同じ材料によりダイパッドDPと一体的に形成されている。ダイパッドDPの外縁の四隅のそれぞれに、吊りリードTLが一体的に形成され、各吊りリードTLのダイパッドDPに接続されている側とは反対側の端部が平面矩形状の封止部MRの四隅(角部)側面に達するまで、封止部MR内を延在している。吊りリードTLは、封止部MRの形成後に封止部MRから突出する部分が切断されており、吊りリードTLの切断により生じた切断面(端面)が封止部MRの四隅側面で露出している。
ダイパッドDPの上面(主面)上には、半導体チップCP1が、その表面(主面、上面)を上に向け、かつ、その裏面(下面)をダイパッドDPに向けた状態で搭載されている(図2、図3、図6、図7および図9参照)。また、ダイパッドDPの上面(主面)上には、半導体チップCP2が、その表面(主面、上面)を上に向け、かつ、その裏面(下面)をダイパッドDPに向けた状態で搭載されている(図2、図3、図6、図8および図9参照)。ダイパッドDPの上面において、半導体チップCP1が搭載された領域と半導体チップCP2が搭載された領域とは、互いに離間しており、従って、半導体チップCP1と半導体チップCP2とは、平面視において、互いに離間している。
すなわち、半導体チップCP1と半導体チップCP2とは、ダイパッドDPの上面上に並んで配置されている。つまり、半導体チップCP1と半導体チップCP2とは、互いに積み重ねられてはおらず、ダイパッドDPの上面上に互いに離間して並んで配置されている。ダイパッドDPの平面寸法(平面積)は、半導体チップCP1,CP2の各平面寸法(平面積)よりも大きく、平面視において、半導体チップCP1および半導体チップCP2は、ダイパッドDPの上面に内包されているが、半導体チップCP1と半導体チップCP2とは重なってはいない。
半導体チップCP1の裏面は、接合材(接合材層、接着層)BD1を介してダイパッドDPの上面に接着(接合)されて固定され、半導体チップCP2の裏面は、接合材(接合材層、接着層)BD2を介してダイパッドDPの上面に接着(接合)されて固定されている(図6〜図8参照)。半導体チップCP1,CP2は、封止部MR内に封止されており、封止部MRから露出されない。
半導体チップCP1は、その裏面(ダイパッドDPに接着される側の主面)に裏面電極BEが形成されている(図6および図7参照)。このため、半導体チップCP1を接着するための接合材BD1は導電性を有しており、この導電性の接合材BD1を介して、半導体チップCP1の裏面電極BEがダイパッドDPに接合されて固定されるとともに、電気的に接続されている。このため、ダイパッドDPから導電性の接合材BD1を介して半導体チップCP1の裏面電極BEに、所望の電位を供給することができる。半導体チップCP1の裏面電極BEは、半導体チップCP1内に形成されたパワーMOSFET(後述のパワーMOSFETQ1に対応)のドレインに電気的に接続されている。接合材BD1は、例えば銀(Ag)ペーストなどの導電性ペースト型の接着材、あるいは半田などからなる。
一方、半導体チップCP2の裏面には裏面電極は形成されていない(図6および図7参照)。半導体チップCP2を接着するための接合材BD2は、絶縁性を有することが好ましい。すなわち、接合材BD2は、絶縁性の接着材からなることが好ましい。これにより、ダイパッドDPと半導体チップCP2とは、絶縁性の接合材BD2を介して絶縁されることになり、ダイパッドDPから導電性の接合材BD1を介して半導体チップCP1の裏面電極BEに供給する電位は、半導体チップCP2の裏面には供給されなくなる。
ダイパッドDPは、半導体チップCP1で発生した熱を放散するためのヒートシンクとしての機能を有することもできる。半導体チップCP1で発生した熱は、接合材BD1を介してダイパッドDPに伝導され、封止部MRから露出されるダイパッドDPの下面(裏面)から、半導体装置PKGの外部に放散することができる。半導体チップCP1とダイパッドDPとの間に介在する接合材BD1は、導電性を有しているため、半導体チップCP2とダイパッドDPとの間に介在する絶縁性の接合材BD2に比べて、熱伝導率が高くなる。半導体チップCP1とダイパッドDPとの間に介在する接合材BD1の熱伝導率が高いことは、半導体チップCP1で発生した熱を、接合材BD1およびダイパッドDPを介して半導体装置PKGの外部に放散させる上では、有利に作用する。
一方、半導体チップCP2の発熱量は、半導体チップCP1の発熱量よりも小さい。これは、後述のように、半導体チップCP1は大電流が流れるパワートランジスタを内蔵しているのに対して、半導体チップCP2は、そのようなパワートランジスタを内蔵しておらず、半導体チップCP1に流れる電流に比べて、半導体チップCP2に流れる電流が小さいためである。このため、半導体チップCP2とダイパッドDPとの間に介在する接合材BD2が、絶縁性を有することで熱伝導率が低くなったとしても、半導体チップCP2の発熱に関連した問題は生じにくい。
半導体チップCP1,CP2は、例えば、単結晶シリコンなどからなる半導体基板(半導体ウエハ)の主面に種々の半導体素子または半導体集積回路を形成した後、ダイシングなどにより半導体基板を各半導体チップに分離して製造したものである。半導体チップCP1,CP2は、その厚さと交差する平面形状が矩形(四角形)である。
半導体チップCP1は、IPD(Intelligent Power Device)チップである。このため、詳細は後述するが、半導体チップCP1は、パワートランジスタ(後述のパワーMOSFETQ1に対応)と、そのパワートランジスタを制御する制御回路(後述の制御回路CLCに対応)とを有している。半導体チップCP2は、マイコンチップである。このため、半導体チップCP2は、半導体チップCP1(特に半導体チップCP1の制御回路CLC)を制御する回路を有しており、例えば演算回路(CPU)やメモリ回路などを有している。半導体チップCP2は、半導体チップCP1を制御する制御用チップ(制御用の半導体チップ)として用いることができる。すなわち、半導体チップCP2は、半導体チップCP1を制御するための半導体チップである。
半導体チップCP1は半導体チップCP2よりも平面積が大きいが、この平面積の違いは、以下の理由からである。すなわち、半導体チップCP2は、半導体装置PKG全体の寸法を考慮して、できるだけ外形サイズを小さくしたい。これに対し、半導体チップCP1は、パワートランジスタが形成されているが、このパワートランジスタでは、トランジスタ内に生じるオン抵抗をできるだけ低減したい。オン抵抗の低減は、パワートランジスタを構成する複数の単位トランジスタセルのチャネル幅を広げることで実現できる。このため、半導体チップCP1の外形サイズは、半導体チップCP2の外形サイズよりも大きくなっている。
半導体チップCP1の表面(主面、上面)には、複数のパッド電極(パッド、ボンディングパッド、端子)P1が形成されている(図2、図3、図6、図7および図9参照)。なお、以下では、「パッド電極」を単に「パッド」と称する場合もある。また、半導体チップCP2の表面(主面、上面)には、複数のパッド電極(パッド、ボンディングパッド、端子)P2が形成されている(図2、図3、図6、図8および図9参照)。
ここで、半導体チップCP1において、互いに反対側に位置する2つの主面のうち、複数のパッド電極P1が形成されている側の主面を半導体チップCP1の表面と呼び、この表面とは反対側でかつダイパッドDPに対向する側の主面を半導体チップCP1の裏面と呼ぶものとする。同様に、半導体チップCP2において、互いに反対側に位置する2つの主面のうち、複数のパッド電極P2が形成されている側の主面を半導体チップCP2の表面と呼び、この表面とは反対側でかつダイパッドDPに対向する側の主面を半導体チップCP2の裏面と呼ぶものとする。
半導体チップCP1の表面は、辺(チップ辺)SD1,SD2,SD3,SD4を有する矩形状の平面形状を有している(図3および図9参照)。なお、半導体チップCP1の表面において、辺SD1と辺SD3とは互いに対向し、辺SD2と辺SD4とは互いに対向し、辺SD1と辺SD3とは互いに平行で、辺SD2と辺SD4とは互いに平行で、辺SD1は辺SD2,SD4と直交し、辺SD3は辺SD2,SD4と直交している。
また、半導体チップCP2の表面は、辺(チップ辺)SD5,SD6,SD7,SD8を有する矩形状の平面形状を有している(図3および図9参照)。なお、半導体チップCP2の表面において、辺SD5と辺SD7とは互いに対向し、辺SD6と辺SD8とは互いに対向し、辺SD5と辺SD7とは互いに平行で、辺SD6と辺SD8とは互いに平行で、辺SD5は辺SD6,SD8と直交し、辺SD7は辺SD6,SD8と直交している。
半導体チップCP1および半導体チップCP2は、半導体チップCP1の辺SD3と半導体チップCP2の辺SD5とが対向するように、ダイパッドDPの上面上に搭載されている(図3および図9参照)。半導体チップCP1の辺SD3と半導体チップCP2の辺SD5とが対向しているが、半導体チップCP1の辺SD3と半導体チップCP2の辺SD5とは、略平行とすることができる。
半導体チップCP1において、辺SD1は、封止部MRの側面MRc1に沿った辺であり、また、ダイパッドDPの辺(側面)DP1に沿った辺でもある(図1、図3および図9参照)。また、半導体チップCP1において、辺SD2は、封止部MRの側面MRc2に沿った辺であり、また、ダイパッドDPの辺(側面)DP2に沿った辺でもある。また、半導体チップCP1において、辺SD3は、封止部MRの側面MRc3に沿った辺であり、また、ダイパッドDPの辺(側面)DP3に沿った辺でもある。また、半導体チップCP1において、辺SD4は、封止部MRの側面MRc4に沿った辺であり、また、ダイパッドDPの辺(側面)DP4に沿った辺でもある。また、半導体チップCP2において、辺SD5は、封止部MRの側面MRc1に沿った辺であり、また、ダイパッドDPの辺(側面)DP1に沿った辺でもある。また、半導体チップCP2において、辺SD6は、封止部MRの側面MRc2に沿った辺であり、また、ダイパッドDPの辺(側面)DP2に沿った辺でもある。また、半導体チップCP2において、辺SD7は、封止部MRの側面MRc3に沿った辺であり、また、ダイパッドDPの辺(側面)DP3に沿った辺でもある。また、半導体チップCP2において、辺SD8は、封止部MRの側面MRc4に沿った辺であり、また、ダイパッドDPの辺(側面)DP4に沿った辺でもある。
ダイパッドDPの上面上において、半導体チップCP1,CP2のうち、半導体チップCP1が封止部MRの側面MRc1に近い側に配置され、半導体チップCP2が封止部MRの側面MRc3に近い側に配置されている。すなわち、ダイパッドDPの上面上において、半導体チップCP1,CP2のうち、半導体チップCP1がダイパッドDPの辺(側面)DP1に近い側に配置され、半導体チップCP2がダイパッドDPの辺(側面)DP3に近い側に配置されている。つまり、平面視において、封止部MRの側面MRc1と半導体チップCP2との間に半導体チップCP1が配置され、封止部MRの側面MRc3と半導体チップCP1との間に半導体チップCP2が配置されている。言い換えると、平面視において、ダイパッドDPの辺DP1と半導体チップCP2との間に半導体チップCP1が配置され、ダイパッドDPの辺DP3と半導体チップCP1との間に半導体チップCP2が配置されている。
平面視において、半導体チップCP1の辺SD1は、封止部MRの側面MRc1側に配置された複数のリードLD(のインナリード部)と対向し、半導体チップCP1の辺SD2は、封止部MRの側面MRc2側に配置された複数のリードLD(のインナリード部)と対向している。また、半導体チップCP1の辺SD3は、半導体チップCP2の辺SD5と対向し、半導体チップCP1の辺SD4は、封止部MRの側面MRc4側に配置された複数のリードLD(のインナリード部)と対向している。また、平面視において、半導体チップCP2の辺SD5は、半導体チップCP1の辺SD3と対向し、半導体チップCP2の辺SD6は、封止部MRの側面MRc2側に配置された複数のリードLD(のインナリード部)と対向している。また、半導体チップCP2の辺SD7は、封止部MRの側面MRc3側に配置された複数のリードLD(のインナリード部)と対向し、半導体チップCP2の辺SD8は、封止部MRの側面MRc4側に配置された複数のリードLD(のインナリード部)と対向している。
このため、半導体チップCP1の辺SD1,SD2,SD3,SD4のうち、辺SD1は、封止部MRの側面MRc1側に配置された複数のリードLDに対向する側の辺であり、辺SD2は、封止部MRの側面MRc2側に配置された複数のリードLDに対向する側の辺である。また、半導体チップCP1の辺SD1,SD2,SD3,SD4のうち、辺SD3は、半導体チップCP2(の辺SD5)に対向する側の辺であり、辺SD4は、封止部MRの側面MRc4側に配置された複数のリードLDに対向する側の辺である。また、半導体チップCP2の辺SD5,SD6,SD7,SD8のうち、辺SD5は、半導体チップCP1(の辺SD3)に対向する側の辺であり、辺SD6は、封止部MRの側面MRc2側に配置された複数のリードLDに対向する側の辺である。また、半導体チップCP2の辺SD5,SD6,SD7,SD8のうち、辺SD7は、封止部MRの側面MRc3側に配置された複数のリードLDに対向する側の辺であり、辺SD8は、封止部MRの側面MRc4側に配置された複数のリードLDに対向する側の辺である。
半導体チップCP1,CP2の複数のパッド電極P1,P2と、複数のリードLDと、が、複数のワイヤ(ボンディングワイヤ)BWを介してそれぞれ電気的に接続され、また、半導体チップCP1の複数のパッド電極P1と半導体チップCP2の複数のパッド電極P2とが、複数のワイヤBWを介してそれぞれ電気的に接続されている。
つまり、半導体チップCP1の複数のパッド電極P1は、ワイヤBWを介してリードLDに電気的に接続されたパッド電極P1と、ワイヤBWを介して半導体チップCP2のパッド電極P2に電気的に接続されたパッド電極P1とからなる。また、半導体チップCP2の複数のパッド電極P2は、ワイヤBWを介してリードLDに電気的に接続されたパッド電極P2と、ワイヤBWを介して半導体チップCP1のパッド電極P1に電気的に接続されたパッド電極P2とからなる。また、半導体装置PKGは、複数のワイヤBWを有しているが、それら複数のワイヤBWは、半導体チップCP1のパッド電極P1とリードLDとを電気的に接続するワイヤBWと、半導体チップCP2のパッド電極P2とリードLDとを電気的に接続するワイヤBWと、半導体チップCP1のパッド電極P1と半導体チップCP2のパッド電極P2とを電気的に接続するワイヤBWとからなる。
このため、半導体チップCP1のパッド電極P1とリードLDとを接続するワイヤBWにおいては、各ワイヤBWの一端は、半導体チップCP1のパッド電極P1に接続され、各ワイヤBWの他端は、リードLDに接続されており、それによって、半導体チップCP1のパッド電極P1とリードLDとがワイヤBWを介して電気的に接続される。また、半導体チップCP2のパッド電極P2とリードLDとを接続するワイヤBWにおいては、各ワイヤBWの一端は、半導体チップCP2のパッド電極P2に接続され、各ワイヤBWの他端は、リードLDに接続されており、それによって、半導体チップCP2のパッド電極P2とリードLDとがワイヤBWを介して電気的に接続される。また、半導体チップCP1のパッド電極P1と半導体チップCP2のパッド電極P2とを接続するワイヤBWにおいては、各ワイヤBWの一端は、半導体チップCP1のパッド電極P1に接続され、各ワイヤBWの他端は、半導体チップCP2のパッド電極P2に接続され、それによって、パッド電極P1とパッド電極P2とがワイヤBWを介して電気的に接続される。
なお、半導体チップCP1の表面に形成された複数のパッド電極P1のうち、辺SD1に沿って配置された複数のパッド電極P1は、封止部MRの側面MRc1側に配置された複数のリードLDに、複数のワイヤBWを介してそれぞれ電気的に接続されている。また、半導体チップCP1の表面に形成された複数のパッド電極P1のうち、辺SD2に沿って配置された複数のパッド電極P1は、封止部MRの側面MRc2側に配置された複数のリードLDに、複数のワイヤBWを介してそれぞれ電気的に接続されている。また、半導体チップCP1の表面に形成された複数のパッド電極P1のうち、辺SD4に沿って配置された複数のパッド電極P1は、封止部MRの側面MRc4側に配置された複数のリードLDに、複数のワイヤBWを介してそれぞれ電気的に接続されている。また、半導体チップCP2の表面に形成された複数のパッド電極P2のうち、辺SD6に沿って配置された複数のパッド電極P2は、封止部MRの側面MRc2側に配置された複数のリードLDに、複数のワイヤBWを介してそれぞれ電気的に接続されている。また、半導体チップCP2の表面に形成された複数のパッド電極P2のうち、辺SD7に沿って配置された複数のパッド電極P2は、封止部MRの側面MRc3側に配置された複数のリードLDに、複数のワイヤBWを介してそれぞれ電気的に接続されている。また、半導体チップCP2の表面に形成された複数のパッド電極P2のうち、辺SD8に沿って配置された複数のパッド電極P2は、封止部MRの側面MRc4側に配置された複数のリードLDに、複数のワイヤBWを介してそれぞれ電気的に接続されている。また、半導体チップCP1の表面に形成された複数のパッド電極P1のうちの辺SD3に沿って配置された複数のパッド電極P1と、半導体チップCP2の表面に形成された複数のパッド電極P2のうちの辺SD5に沿って配置された複数のパッド電極P2とは、複数のワイヤBWを介してそれぞれ電気的に接続されている。
また、半導体チップCP1の表面に形成された複数のパッド電極P1は、複数のソース用パッド電極P1Sを含んでいる(図9参照)。半導体チップCP1の表面において、ソース用パッド電極P1Sは、辺SD1に沿って複数配置されており、それぞれ、封止部MRの側面MRc1側に配置されたリードLDにワイヤBWを介して電気的に接続されている。このため、ソース用パッド電極P1Sは、ワイヤBWを介してリードLDに電気的に接続されたパッド電極P1に含まれている。ソース用パッド電極P1Sは、ソース用のパッド電極(パッド、ボンディングパッド)であり、半導体チップCP1内に形成されたパワートランジスタ(後述のパワーMOSFETQ1に対応)のソースに電気的に接続されている。ソース用パッド電極P1Sは、半導体チップCP1の表面において、辺SD1に沿って複数配置することができるが、辺SD1からある程度離間して配置することもできる。
ワイヤ(ボンディングワイヤ)BWは、導電性の接続部材であり、より特定的には導電性のワイヤである。ワイヤBWは、金属からなるため、金属線(金属細線)とみなすこともできる。ワイヤBWは、封止部MR内に封止されており、封止部MRから露出されない。各リードLDにおいて、ワイヤBWの接続箇所は、封止部MR内に位置するインナリード部である。
上述のように、ワイヤBWには、半導体チップCP1のパッド電極P1とリードLDとを電気的に接続するワイヤBWと、半導体チップCP2のパッド電極P2とリードLDとを電気的に接続するワイヤBWと、半導体チップCP1のパッド電極P1と半導体チップCP2のパッド電極P2とを電気的に接続するワイヤBWとがある。
半導体装置PKGが有する複数のワイヤBW(図2に示されるワイヤBWに対応)において、全てのワイヤBWを同じ太さ(直径)にすることもできる。しかしながら、半導体装置PKGが有する複数のワイヤBW(図2に示されるワイヤBWに対応)において、半導体チップCP1のソース用パッド電極P1SとリードLDとを接続するワイヤBW(図10に示されるワイヤBWに対応)の太さ(直径)を、他のワイヤBW(図11に示されるワイヤBWに対応)の太さ(直径)よりも大きくすれば、より好ましい。すなわち、半導体装置PKGが有する複数のワイヤBW(図2に示されるワイヤBWに対応)のうち、ソース用パッド電極P1Sに接続されたワイヤBW(図10に示されるワイヤBWに対応)の太さ(直径)を、ソース用パッド電極P1S以外のパッド電極P1,P2に接続されたワイヤBW(図11に示されるワイヤBWに対応)の太さ(直径)よりも大きくすれば、より好ましい。
ここで、図10および図11は、本実施の形態の半導体装置PKGの説明図である。このうち、図10は、上記図2において、ワイヤBWのうち、太さ(直径)が大きなワイヤBWは図示し、太さ(直径)が小さなワイヤBWは図示を省略したものであり、図11は、上記図2において、ワイヤBWのうち、太さ(直径)が大きなワイヤBWは図示を省略し、太さ(直径)が小さなワイヤBWは図示したものである。すなわち、図2に示されるワイヤBWのうち、太さ(直径)が大きなワイヤBWを示したものが図10であり、太さ(直径)が小さなワイヤBWを示したものが図11である。従って、図2に示される複数のワイヤBWのうち、図10に示されるワイヤBWの太さ(直径)は、図11に示されるワイヤBWの太さ(直径)よりも、大きくなっている。そうする理由は、次のようなものである。
すなわち、半導体チップCP1のソース用パッド電極P1SとリードLDとを接続するワイヤBW(図10に示されるワイヤBWに対応)は、他のワイヤBW(図11に示されるワイヤBWに対応)に比べて大きな電流が流れるため、太さ(直径)を大きくすることで、抵抗を低減してロス(損失)をすくなくすることができる。一方、半導体チップCP1のソース用パッド電極P1SとリードLDとを接続するワイヤBW以外のワイヤBW(図11に示されるワイヤBWに対応)については、それほど大きな電流は流れないため、ワイヤBWの太さ(直径)を小さくすることで、そのワイヤBWに接続されるパッド電極P1,P2の寸法を小さくすることが可能になり、半導体チップCP1,CP2の小型化に有利となる。一例を挙げれば、ソース用パッド電極P1Sに接続されたワイヤBW(図10に示されるワイヤBWに対応)の直径を35μm程度とし、ソース用パッド電極P1S以外のパッド電極P1,P2に接続されたワイヤBW(図11に示されるワイヤBWに対応)の直径は、20μm程度とすることができる。
ワイヤBWとしては、金(Au)ワイヤ、銅(Cu)ワイヤ、あるいはアルミニウム(Al)ワイヤなどを好適に用いることができる。
また、上述のように、ソース用パッド電極P1Sに接続されたワイヤBW(図10に示されるワイヤBWに対応)については、太さ(直径)を大きくするとともに銅ワイヤを使用し、ソース用パッド電極P1S以外のパッド電極P1,P2に接続されたワイヤBW(図11に示されるワイヤBWに対応)については、太さ(直径)を小さくするとともに金ワイヤを使用することもできる。つまり、ソース用パッド電極P1Sに接続されたワイヤBW(図10に示されるワイヤBWに対応)と、ソース用パッド電極P1S以外のパッド電極P1,P2に接続されたワイヤBW(図11に示されるワイヤBWに対応)とで材料を異ならせ、前者については、直径が大きな銅(Cu)ワイヤを使用し、後者については直径が小さな金(Au)ワイヤを使用することができる。直径が大きなワイヤBW(すなわちソース用パッド電極P1Sに接続されたワイヤBW)には、銅(Cu)ワイヤを使用することで、半導体装置PKGの製造コストを抑制することができる。また、直径が小さなワイヤBW(すなわちソース用パッド電極P1S以外のパッド電極P1,P2に接続されたワイヤBW)には、金(Au)ワイヤを使用することで、そのワイヤBWを接続するパッド電極P1,P2の寸法を小さくしたとしても、小さなパッド電極P1,P2に対してワイヤBWを容易かつ的確に接続することができるようになる。これは、小さなパッドに対しては、銅ワイヤよりも金ワイヤの方が接続しやすいためである。これにより、製造コストを抑制しながら、ワイヤBWの接続信頼性の向上を図ることができる。
また、パッド電極P1,P2の寸法などの面で、パッド電極P1,P2に対して銅ワイヤを接続することに問題がなければ、ソース用パッド電極P1Sに接続されたワイヤBWだけでなく、ソース用パッド電極P1S以外のパッド電極P1,P2に接続されたワイヤBWについても銅(Cu)ワイヤを使用することができる。すなわち、半導体装置PKGが有する全てのワイヤBWについて、銅(Cu)ワイヤを使用することもできる。これにより、半導体装置PKGの製造コストを更に抑制することができる。
また、本実施の形態では、半導体チップCP1において、図9に示されるように、半導体チップCP1が有する複数のパッド電極P1のうちの複数のパッド電極P1aと、半導体チップCP1が有する複数のパッド電極P1のうちの複数のパッド電極P1bとが、半導体チップCP1の内部配線NHを介してそれぞれ電気的に接続されている。そして、半導体チップCP1の複数のパッド電極P1aは、半導体チップCP2の複数のパッド電極P2のうちの複数のパッド電極P2aに、複数のワイヤBW(BW1)を介してそれぞれ電気的に接続され、また、半導体チップCP1の複数のパッド電極P1bは、複数のリードLDに、複数のワイヤBW(BW2)を介してそれぞれ電気的に接続されている。
ここで、半導体装置PKGが有する複数のワイヤBWのうち、半導体チップCP1のパッド電極P1aと半導体チップCP2のパッド電極P2aとの間を電気的に接続するワイヤBWを、符号BW1を付してワイヤBW1と称し、半導体チップCP1のパッド電極P1bとリードLDとを電気的に接続するワイヤBWを、符号BW2を付してワイヤBW2と称することとする。各ワイヤBW1の一端は、半導体チップCP1のパッド電極P1aに接続され、各ワイヤBW1の他端は、半導体チップCP2のパッド電極P2aに接続されている。また、各ワイヤBW2の一端は、半導体チップCP1のパッド電極P1bに接続され、各ワイヤBW2の他端は、リードLD(後述のリードLD1)に接続されている。
内部配線NHは、半導体チップCP1内に形成され、かつ、パッド電極P1aとパッド電極P1bとの間を電気的に接続する配線であり、パッド電極P1aと半導体チップCP1内の回路とを接続する配線ではなく、また、パッド電極P1bと半導体チップCP1内の回路とを接続する配線でもない。半導体チップCP1において、パッド電極P1aとパッド電極P1bとの間を接続する内部配線NHは、半導体チップCP1内のいずれの回路とも電気的に接続されていない。従って、半導体チップCP1において、パッド電極P1aと、パッド電極P1bと、パッド電極P1aとパッド電極P1bとの間を接続する内部配線NHとは、半導体チップCP1内のいずれの回路とも電気的に接続されていない。なお、半導体チップCP1において、内部配線NHは、後述の保護膜13で覆われているため、露出されていない。
そして、内部配線NHを介して互いに電気的に接続されたパッド電極P1a,P1bのうち、パッド電極P1aが、ワイヤBW1を介して半導体チップCP2のパッド電極P2aと電気的に接続され、パッド電極P1bが、ワイヤBW2を介してリードLD(後述のリードLD1)と電気的に接続されている。このため、半導体チップCP2の各パッド電極P2aは、ワイヤBW1を経由して半導体チップCP1のパッド電極P1aに電気的に接続され、更に半導体チップCP1の内部配線NHを経由して半導体チップCP1のパッド電極P1bに電気的に接続され、更にワイヤBW2を経由してリードLD(後述のリードLD1)に電気的に接続されている。従って、半導体チップCP2の各パッド電極P2aは、ワイヤBW1と、半導体チップCP1のパッド電極P1a、内部配線NHおよびパッド電極P1bと、ワイヤBW2とを介して、半導体装置PKGのリードLD(後述のリードLD1)に電気的に接続されることになる。
半導体チップCP2において、パッド電極P2aは、半導体チップCP1に対向する辺である辺SD5側に配置され、半導体チップCP1において、パッド電極P1aは、半導体チップCP2に対向する辺である辺SD3側に配置されている。このため、半導体チップCP1においてパッド電極P1aが配置された側の辺SD3と、半導体チップCP2においてパッド電極P2aが配置された側の辺SD5とは、互いに対向しているため、半導体チップCP1の各パッド電極P1aと半導体チップCP2の各パッド電極P2aとを、ワイヤBW1で容易かつ的確に接続することができる。
また、半導体チップCP1において、パッド電極P1aが配置された辺(ここでは辺SD3)と、パッド電極P1bが配置された辺(ここでは辺SD2,SD4)とは、相違している。すなわち、半導体チップCP1において、パッド電極P1aは、半導体チップCP2に対向する辺SD3側に配置され、パッド電極P1bは、半導体チップCP1に対向する辺SD3以外の辺(ここでは辺SD2,SD4)側に配置されている。
半導体チップCP1において、辺SD2側に配置されたパッド電極P1bは、封止部MRの側面MRc2側に配置されたリードLD(すなわち辺SD2に対向する側に配置されたリードLD)に、ワイヤBWを介して接続されている。また、辺SD4側に配置されたパッド電極P1bは、封止部MRの側面MRc4側に配置されたリードLD(すなわち辺SD4に対向する側に配置されたリードLD)に、ワイヤBW2を介して接続されている。このため、半導体チップCP1の各パッド電極P1bとリードLDとを、ワイヤBW2で容易かつ的確に接続することができる。
なお、図9の場合は、半導体チップCP1において、6つのパッド電極P1aと6つのパッド電極P1bとがそれぞれ内部配線NHを介して電気的に接続されている。そして、半導体チップCP1の6つのパッド電極P1bが6つのリードLD1とそれぞれワイヤBW2を介して電気的に接続され、半導体チップCP1の6つのパッド電極P1aが半導体チップCP2の6つのパッド電極P2aとそれぞれワイヤBW1を介して電気的に接続されている。従って、パッド電極P1aとパッド電極P1bとパッド電極P1a,P1b間を電気的に接続する内部配線との組が、合計6組、半導体チップCP1に設けられている。
しかしながら、パッド電極P1aとパッド電極P1bとパッド電極P1a,P1b間を電気的に接続する内部配線NHとの組は、半導体チップCP1に1組以上設けられることが必要であるが、その数は6組に限定されない。すなわち、半導体装置PKGにおいて、パッド電極P2a、ワイヤBW1、パッド電極P1a、内部配線NH、パッド電極P1b、ワイヤBW2およびリードLD1からなる導電経路は、図2および図9の場合は合計6つ設けられているが、6つに限定されず、1つ以上設けられている。
<半導体装置の製造工程について>
次に、上記図1〜図9に示される半導体装置PKGの製造工程について説明する。図12は、上記図1〜図9に示される半導体装置PKGの製造工程を示すプロセスフロー図である。また、図13〜図18は、半導体装置PKGの製造工程中の断面図である。なお、図13〜図18には、上記図6に相当する断面が示されている。
半導体装置PKGを製造するには、まず、リードフレームLFおよび半導体チップCP1,CP2を準備する(図12のステップS1)。
図13に示されるように、リードフレームLFは、フレーム枠(図示せず)と、フレーム枠に連結された複数のリードLDと、フレーム枠に複数の上記吊りリードTL(図示せず)を介して連結されたダイパッドDPとを、一体的に有している。
ステップS1では、リードフレームLFの準備と、半導体チップCP1の準備と、半導体チップCP2の準備とは、いずれの順序で行ってもよく、また、同時に行ってもよい。
次に、半導体チップCP1のダイボンディング工程を行って、図14に示されるように、リードフレームのダイパッドDP上に半導体チップCP1を導電性の接合材BD1を介して搭載して接合する(図12のステップS2)。すなわち、ステップS2では、半導体チップCP1の裏面電極BEを、導電性の接合材BD1を介してダイパッドDPに接合する。
ステップS2は、例えば次のようにして行うことができる。すなわち、まず、ダイパッドDPの上面の半導体チップCP1搭載予定領域に導電性の接合材BD1を供給する。接合材BD1は、例えば銀(Ag)ペーストなどの導電性ペースト型の接着材などからなる。それから、ダイパッドDPの上面上に接合材BD1を介して半導体チップCP1を搭載する。その後、接合材BD1を熱処理などにより硬化させる。これにより、半導体チップCP1は、リードフレームのダイパッドDP上に接合材BD1を介して搭載されて固定される。接合材BD1として、半田を用いることも可能であり、その場合は、半導体チップCP1の搭載後に、半田リフロー処理を行えばよい。
次に、半導体チップCP2のダイボンディング工程を行って、図15に示されるように、リードフレームのダイパッドDP上に半導体チップCP2を絶縁性の接合材BD2を介して搭載して接合する(図12のステップS3)。すなわち、ステップS3では、半導体チップCP2の裏面を、絶縁性の接合材BD2を介してダイパッドDPに接合する。
ステップS3は、例えば次のようにして行うことができる。すなわち、まず、ダイパッドDPの上面の半導体チップCP2搭載予定領域に絶縁性の接合材BD2を供給する。接合材BD2は、例えば絶縁性ペースト型の接着材などからなる。それから、ダイパッドDPの上面上に接合材BD2を介して半導体チップCP2を搭載する。その後、接合材BD2を熱処理などにより硬化させる。これにより、半導体チップCP2は、リードフレームのダイパッドDP上に接合材BD2を介して搭載されて固定される。
ステップS2の半導体チップCP1のダイボンディング工程とステップS3の半導体チップCP2のダイボンディング工程とは、どちらを先に行うことも可能であるが、ステップS2の半導体チップCP1のダイボンディング工程を先に行った後に、ステップS3の半導体チップCP2のダイボンディング工程を行うことが、より好ましい。その理由は、次のようなものである。
すなわち、半導体チップCP1は、裏面電極BEを有しており、その裏面電極BEをダイパッドDPに電気的に接続する必要がある。一方、半導体チップCP2は、裏面電極は有しておらず、半導体チップCP2はダイパッドDPに電気的に接続する必要はない。このため、ダイパッドDPに対する半導体チップCP1の接合の信頼性の要求水準は、ダイパッドDPに対する半導体チップCP2の接合の信頼性の要求水準よりも高い。また、2つの半導体チップ(CP1,CP2)をダイパッドDP上にダイボンディングする場合、先に行うダイボンディング工程でダイパッドDPの表面が酸化したり、あるいはダイパッドDPの表面の汚染が生じる虞があるため、先に行うダイボンディング工程よりも後から行うダイボンディング工程の方が、半導体チップの接合の信頼性が低くなりやすい。このため、半導体チップCP1,CP2のうち、より高い接合信頼性が要求される半導体チップCP1を先にダイパッドDP上に導電性の接合材BD1を介して接合してから、その後で、半導体チップCP2をダイパッドDP上に絶縁性の接合材BD2を介して接合する。これにより、半導体チップCP1の裏面電極BEとダイパッドDPとの電気的接続の信頼性を向上させることができるため、半導体装置PKGの信頼性を、より向上させることができる。このため、先にステップS2を行ってから、その後でステップS3を行うことが好ましい。
次に、図16に示されるように、ワイヤボンディング工程を行う(図12のステップS4)。
このステップS4では、半導体チップCP1の複数のパッド電極P1とリードフレームLFの複数のリードLDとの間、半導体チップCP2の複数のパッド電極P2とリードフレームLFの複数のリードLDとの間、および、半導体チップCP1の複数のパッド電極P1と半導体チップCP2の複数のパッド電極P2との間を、複数のワイヤBWを介してそれぞれ電気的に接続する。
上述のように、半導体チップCP1のソース用パッド電極P1SとリードLDとを接続するワイヤBWの太さ(直径)を、他のワイヤBWの太さ(直径)よりも大きくする場合は、ステップS4では、ワイヤボンディング工程を2段階で行うことが好ましい。すなわち、まず1段階目として、直径が大きなワイヤBWを用いるワイヤボンディングを行ってから、2段階目として、直径が小さなワイヤBWを用いるワイヤボンディングを行う。
具体的には、まず1段階目として、上記図10に示されるワイヤBWについてのワイヤボンディングを行う。これにより、半導体チップCP1の複数のソース用パッド電極P1Sと複数のリードLDとの間を、直径が大きなワイヤBWを介してそれぞれ電気的に接続する。その後、上記図11に示されるワイヤBWについてのワイヤボンディングを行う。これにより、ソース用パッド電極P1S以外の半導体チップCP1の複数のパッド電極P1と複数のリードLDとの間、半導体チップCP2の複数のパッド電極P2と複数のリードLDとの間、および、半導体チップCP1の複数のパッド電極P1と半導体チップCP2の複数のパッド電極P2との間を、直径が小さなワイヤBWを介してそれぞれ電気的に接続する。
直径が大きなワイヤよりも直径が小さなワイヤの方が変形しやすい。このため、ステップS4において、先に、直径が大きなワイヤBWを用いるワイヤボンディングを行ってから、その後で、直径が小さなワイヤBWを用いるワイヤボンディングを行うことにより、ステップS4のワイヤボンディング工程でワイヤBWが変形する可能性を低減することができる。
次に、モールド工程(樹脂成形工程)による樹脂封止を行って、図17に示されるように、半導体チップCP1,CP2およびそれに接続された複数のワイヤBWを封止部(封止体、封止樹脂部)MRによって封止する(図12のステップS5)。このステップS5のモールド工程によって、半導体チップCP1,CP2、ダイパッドDP、複数のリードLDのインナリード部、複数のワイヤBWおよび吊りリードTLを封止する封止部MRが形成される。
次に、封止部MRから露出しているリードLDのアウタリード部に必要に応じてめっき処理を施してから、封止部MRの外部において、リードLDおよび吊りリードTLを所定の位置で切断して、リードフレームLFのフレーム枠から分離する(図12のステップS6)。
次に、図18に示されるように、封止部MRから突出するリードLDのアウタリード部を折り曲げ加工(リード加工、リード成形)する(図12のステップS7)。
このようにして、上記図1〜図9に示されるような半導体装置PKGが製造される。
<半導体装置の回路構成について>
次に、図19を参照しながら、半導体装置PKGの回路構成について説明する。図19は、半導体装置PKGの回路図(回路ブロック図)である。
上述のように、本実施の形態の半導体装置PKGは、半導体チップCP1,CP2を内蔵している。半導体チップCP1内には、パワートランジスタとしてのパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)Q1と、パワーMOSFETQ1に流れる電流を検知するためのセンスMOSFETQ2と、制御回路CLCとが形成されている。パワーMOSFETQ1は、スイッチ用のパワートランジスタとして機能することができる。
なお、本願において、MOSFETというときは、ゲート絶縁膜に酸化膜(酸化シリコン膜)を用いたMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor:MIS型電界効果トランジスタ)だけでなく、酸化膜(酸化シリコン膜)以外の絶縁膜をゲート絶縁膜に用いたMISFETも含むものとする。
制御回路CLCは、パワーMOSFETQ1およびセンスMOSFETQ2を駆動するドライバ回路(駆動回路)を含んでいる。このため、制御回路CLCは、半導体チップCP1の外部から制御回路CLCに供給された信号に応じて、パワーMOSFETQ1のゲート端子(後述のゲート電極8に対応)の電位を制御し、パワーMOSFETQ1の動作を制御することができる。すなわち、パワーMOSFETQ1のゲート(後述のゲート電極8に対応)は、制御回路CLCに接続されており、制御回路CLCからパワーMOSFETQ1のゲートにオン信号(パワーMOSFETQ1をオン状態とするゲート電圧)を供給することで、パワーMOSFETQ1をオン状態とすることができるようになっている。
制御回路CLCからパワーMOSFETQ1のゲートにオン信号を供給することでパワーMOSFETQ1がオン状態になると、電源BATの電圧がパワーMOSFETQ1から出力されて負荷LODに供給される。制御回路CLCからパワーMOSFETQ1のゲートにオフ信号を供給する(あるいはオン信号の供給を停止する)ことでパワーMOSFETQ1がオフ状態になると、電源BATから負荷LODへの電圧の供給が停止される。このような半導体チップCP1のパワーMOSFETQ1のオン/オフの制御は、半導体チップCP1の制御回路CLCによって行われる。
このように、半導体装置PKGは、電源BATから負荷LODへの電圧の印加のオン・オフの切換を行う、スイッチ用の半導体装置として機能することができる。また、半導体チップCP1のパワーMOSFETQ1はスイッチ素子(スイッチング素子)として機能することができる。また、パワーMOSFETQ1の出力が負荷LODに供給されるため、パワーMOSFETQ1は出力回路とみなすこともできる。また、負荷LODとしては、スイッチ用の半導体装置PKGを介して電源BATに接続することが望まれる任意の電子装置(または電子部品)を適用することができる。例えば、モータ、ランプあるいはヒータなどを、負荷LODとして用いることができる。
また、半導体装置PKGの半導体チップCP1内には、電流検知用のセンスMOSFETQ2が設けられている。パワーMOSFETQ1に流れる電流はセンスMOSFETQ2により検知され、センスMOSFETQ2を流れる電流に応じて、パワーMOSFETQ1が制御される。例えば、センスMOSFETQ2を流れる電流により、パワーMOSFETQ1に過剰な電流が流れている(規定値以上の電流が流れている)と判断(検知)したときには、制御回路CLCは、パワーMOSFETQ1のゲート電圧を制御して、パワーMOSFETQ1の電流を所定値以下に制限したり、あるいは、パワーMOSFETQ1を強制的にオフする。これにより、パワーMOSFETQ1に過剰な電流が流れるのを防止することができ、半導体装置PKGおよびそれを用いた電子装置を保護することができる。
センスMOSFETQ2は、ドレインおよびゲートがパワーMOSFETQ1と共通とされている。すなわち、半導体チップCP1内に形成されたパワーMOSFETQ1のドレインとセンスMOSFETQ2のドレインとは、いずれも半導体チップCP1の上記裏面電極BEに電気的に接続されているため、互いに電気的に接続されている。このため、半導体チップCP1の上記裏面電極BEは、パワーMOSFETQ1およびセンスMOSFETQ2のドレイン用の裏面電極である。
パワーMOSFETQ1およびセンスMOSFETQ2のドレインが接続された半導体チップCP1の裏面電極BEは、半導体装置PKGの端子TE1に接続されている。上記ダイパッドDPがこの端子TE1に対応している。半導体装置PKGの端子TE1(すなわちダイパッドDP)から、上記接合材BD1および半導体チップCP1の裏面電極BEを介して、センスMOSFETQ2のドレインおよびパワーMOSFETQ1のドレインに同じ電位が供給されるようになっている。端子TE1(ダイパッドDP)は、半導体装置PKGの外部に配置された電源(バッテリ)BATと接続されているため、電源BATの電圧が、半導体装置PKGの端子TE1(すなわちダイパッドDP)から、上記接合材BD1および半導体チップCP1の裏面電極BEを介して、パワーMOSFETQ1のドレインおよびセンスMOSFETQ2のドレインに供給される。
また、センスMOSFETQ2とパワーMOSFETQ1とは、ゲート同士が電気的に接続されて共通とされており、この共通ゲートが制御回路CLCに接続されて、制御回路CLCからセンスMOSFETQ2のゲートおよびパワーMOSFETQ1のゲートに同じゲート信号(ゲート電圧)が入力されるようになっている。具体的には、半導体チップCP1内に形成されたセンスMOSFETQ2のゲート(ゲート電極)とパワーMOSFETQ1のゲート(ゲート電極)は、半導体チップCP1の内部配線を介して、半導体チップCP1内の制御回路CLCに電気的に接続されている。
一方、センスMOSFETQ2のソースはパワーMOSFETQ1のソースと共通ではなく、パワーMOSFETQ1のソースとセンスMOSFETQ2のソースとの間は短絡されていない。
パワーMOSFETQ1のソースは、半導体装置PKGの端子TE2に接続され、この端子TE2には、半導体装置PKGの外部に配置された負荷LODに接続されている。すなわち、パワーMOSFETQ1のソースは、負荷LODに接続されている。半導体装置PKGが有する複数のリードLDのうち、半導体チップCP1のソース用パッド電極P1SにワイヤBWを介して電気的に接続されたリードLDが、この端子TE2に対応している。具体的には、半導体チップCP1内に形成されたパワーMOSFETQ1のソースは、半導体チップCP1の内部配線を介して、半導体チップCP1のソース用パッド電極P1Sに電気的に接続され、このソース用パッド電極P1Sは、ワイヤBWを介して端子TE2(リードLD)に電気的に接続され、この端子TE2(リードLD)に、負荷LODが接続されている。このため、制御回路CLCからパワーMOSFETQ1のゲートにオン信号を供給することでパワーMOSFETQ1がオン状態(導通状態)になると、電源BATの電圧が、オン状態(導通状態)のパワーMOSFETQ1を介して、負荷LODに供給されることになる。
一方、センスMOSFETQ2のソースは、制御回路CLCに接続されている。具体的には、半導体チップCP1内に形成されたセンスMOSFETQ2のソースは、半導体チップCP1の内部配線を介して、半導体チップCP1内の制御回路CLCに電気的に接続されている。
なお、図19において、符合のD1はパワーMOSFETQ1のドレインを示し、符号のS1はパワーMOSFETQ1のソースを示し、符合のD2はセンスMOSFETQ2のドレインを示し、符号のS2はセンスMOSFETQ2のソースを示している。
センスMOSFETQ2は、パワーMOSFETQ1とともに、半導体チップCP1内に形成されており、このセンスMOSFETQ2は、半導体チップCP1内でパワーMOSFETQ1とカレントミラー回路を構成するように形成され、例えば、パワーMOSFETQ1の1/20000のサイズを備えている。このサイズ比は必要に応じて変更可能である。
また、半導体チップCP1内に形成された制御回路CLCは、半導体装置PKGの複数の端子TE3に接続されている。半導体装置PKGが有する複数のリードLDのうちのいくつかのリードLDが、この複数の端子TE3に対応している。具体的には、半導体チップCP1内に形成された制御回路CLCに半導体チップCP1の内部配線を介して電気的に接続されたパッド電極P1が、ワイヤBWを介して端子TE3(リードLD)に電気的に接続されている。半導体装置PKGの複数の端子TE3(リードLD)は、入力用の端子、出力用の端子およびグランド用の端子を含んでおり、これらの端子TE3から、制御回路CLCに信号(入力信号)やグランド電位が入力または供給され、また、制御回路CLCから出力された信号(出力信号)が、これらの端子TE3から出力される。
半導体チップCP2は、マイコンチップ(制御用チップ)であり、半導体チップCP1の動作を制御する制御用の半導体チップとして機能することができる。
図19では、半導体チップCP2内の回路は示していないが、実際には、半導体チップCP2内には、半導体チップCP1(半導体チップCP1内の回路)を制御する回路が形成されている。すなわち、半導体チップCP1内に形成された制御回路CLCを制御する回路が、半導体チップCP2内に形成されている。
半導体チップCP2の複数のパッド電極P2のうち、パッド電極P2a以外の複数のパッド電極P2は、半導体装置PKGの複数の端子TE4にそれぞれ接続されている。また、半導体装置PKGが有する複数のリードLDのうちのいくつかのリードLDが、この複数の端子TE4に対応している。具体的には、半導体チップCP2内に形成された回路(内部回路)に半導体チップCP2の内部配線を介して電気的に接続されたパッド電極P2が、ワイヤBWを介して端子TE4(リードLD)に電気的に接続されている。
半導体装置PKGの複数の端子TE4(リードLD)は、入力用の端子、出力用の端子およびグランド用の端子を含んでおり、これらの端子TE4から、半導体チップCP2内の回路(内部回路)に信号(入力信号)やグランド電位が入力または供給され、また、半導体チップCP2内の回路(内部回路)から出力された信号(出力信号)が、これらの端子TE4(リードLD)から出力される。
半導体装置PKGの複数の端子TE4(リードLD)のいずれかは、半導体装置PKGの外部に配置された電源(バッテリ)BATにレギュレータREGを介して接続されている。電源BATの電圧は、レギュレータREGで半導体チップCP2の電源電圧として相応しい電圧に変換されてから、レギュレータREGが接続された端子TE4に供給され、その端子TE4に接続されたワイヤBWを介して半導体チップCP2に供給されるようになっている。
半導体チップCP2の複数のパッド電極P2のうちの複数のパッド電極P2aは、半導体チップCP1の複数のパッド電極P1のうちの複数のパッド電極P1aと、複数のワイヤBW(BW1)を介してそれぞれ電気的に接続されている。また、半導体チップCP1の複数のパッド電極P1のうちの複数のパッド電極P1aは、半導体チップCP1の複数のパッド電極P1のうちの複数のパッド電極P1bと、半導体チップCP1の内部配線NHを介してそれぞれ電気的に接続されている。また、半導体チップCP1の複数のパッド電極P1のうちの複数のパッド電極P1bは、半導体装置PKGの複数の端子TE5と、複数のワイヤBW(BW2)を介してそれぞれ電気的に接続されている。半導体装置PKGが有する複数のリードLDのうちのいくつかのリードLD(LD1)が、この複数の端子TE5に対応している。
すなわち、半導体チップCP2の各パッド電極P2aは、ワイヤBW(BW1)を介して半導体チップCP1のパッド電極P1aに電気的に接続され、更に半導体チップCP1の内部配線NHを介して半導体チップCP1のパッド電極P1bに電気的に接続され、更にワイヤBW(BW2)を介して端子TE5(リードLD)に電気的に接続されている。
半導体チップCP1には、少なくとも一つの回路が形成されており、好ましくは複数の回路(ここでは制御回路CLC、パワーMOSFETQ1およびセンスMOSFETQ2など)が形成されているが、内部配線NHは、半導体チップCP1に形成されたいずれの回路にも電気的に接続されていない。従って、半導体チップCP1において、パッド電極P1aと、パッド電極P1bと、パッド電極P1aとパッド電極P1bとの間を接続する内部配線NHとは、半導体チップCP1内のいずれの回路(制御回路CLC、パワーMOSFETQ1、センスMOSFETQ2など)とも電気的に接続されていない。
半導体チップCP2のパッド電極P2に接続された端子TE4,TE5は、半導体装置PKGの外部において、必要に応じて端子TE3に電気的に接続される。例えば、半導体装置PKGを配線基板(実装基板)に実装し、この配線基板において、半導体装置PKGの端子TE4,TE5と半導体装置PKGの端子TE3とを、その配線基板の配線などを介して電気的に接続することができる。これにより、半導体チップCP2の内部回路を、半導体装置PKGの外部の配線(例えば半導体装置PKGを実装した配線基板の配線)などを経由して、半導体チップCP1の制御回路CLCに電気的に接続することができ、半導体チップCP1の制御回路CLCを、半導体チップCP2の内部回路によって制御することができるようになる。
ここで、半導体チップCP1の内部回路とは、半導体チップCP1内に形成された回路に対応し、半導体チップCP2の内部回路とは、半導体チップCP2内に形成された回路に対応する。半導体チップCP1の内部配線とは、半導体チップCP1内に形成された配線に対応し、半導体チップCP2の内部配線とは、半導体チップCP2内に形成された配線に対応する。制御回路CLC、パワーMOSFETQ1およびセンスMOSFETQ2は、いずれも半導体チップCP1内に形成されているため、半導体チップCP1の内部回路である。
<半導体チップの構造について>
次に、半導体チップCP1の構造について説明する。
図20は、半導体チップCP1のチップレイアウトを示す平面図であり、図21は、半導体チップCP1の部分拡大平面図(要部平面図)であり、図22〜図24は、半導体チップCP1の要部断面図である。このうち、図21は、図20において一点鎖線で囲まれた領域RG3を拡大した部分拡大平面図であり、パッド電極P1、内部配線NHおよびシールリングSRの平面レイアウトが示されている。また、図22は、半導体チップCP1において、上記パワーMOSFETQ1を構成するトランジスタが形成されている領域(パワーMOSFET形成領域RG1)の要部断面図が示されている。また、図23は、半導体チップCP1において、上記センスMOSFETQ2を構成するトランジスタが形成されている領域(センスMOSFET形成領域RG2)の要部断面図が示されている。また、図24は、半導体チップCP1において、パッド電極P1aとパッド電極P1bとそれらの間を接続する内部配線NHとに沿った断面図が示されている。
ここで、半導体チップCP1において、上記パワーMOSFETQ1を構成するトランジスタが形成されている領域(平面領域)を、パワーMOSFET形成領域RG1と称することとする。また、半導体チップCP1において、上記センスMOSFETQ2を構成するトランジスタが形成されている領域(平面領域)を、センスMOSFET形成領域RG2と称することとする。また、半導体チップCP1において、上記制御回路CLCが形成されている領域(平面領域)を、制御回路形成領域RG4と称することとする。なお、図20においては、パワーMOSFET形成領域RG1を二点鎖線で示し、センスMOSFET形成領域RG2および制御回路形成領域RG4をそれぞれ点線で示してある。
図20と上記図2、図3および図9とを比べると分かるように、半導体チップCP1,CP2は、パワーMOSFET形成領域RG1よりも制御回路形成領域RG4が半導体チップCP2に近くなるように、並んで配置されている。言い換えると、半導体チップCP1,CP2は、パワーMOSFET形成領域RG1が制御回路形成領域RG4よりも半導体チップCP2から遠くなるように、並んで配置されている。つまり、半導体チップCP1と半導体チップCP2とは並んで配置されているが、平面視において、半導体チップCP1に形成されたパワーMOSFET形成領域RG1と半導体チップCP2との間に、半導体チップCP1に形成された制御回路形成領域RG4が存在している。
まず、半導体チップCP1において、上記パワーMOSFETQ1を構成するトランジスタが形成されている領域(平面領域)の構造について説明する。
上記パワーMOSFETQ1は、半導体チップCP1を構成する半導体基板1の主面に形成されている。
図22〜図24にも示されるように、半導体チップCP1を構成する半導体基板1は、例えばヒ素(As)などのn型の不純物が導入されたn型の単結晶シリコンなどからなる。半導体基板1として、n型の単結晶シリコン基板からなる基板本体上にそれよりも低不純物濃度のn型の単結晶シリコンからなるエピタキシャル層(半導体層)を形成した半導体基板(いわゆるエピタキシャルウエハ)を用いることも可能である。
半導体基板1の主面には、例えば酸化シリコンなどからなるフィールド絶縁膜(素子分離領域)2が形成されている。フィールド絶縁膜2は、酸化シリコンなどの絶縁体で形成れており、活性領域を規定(画定)するための素子分離領域として機能することができる。フィールド絶縁膜2は、LOCOS(Local Oxidization of Silicon)法などを用いて形成することができる。他の形態として、フィールド絶縁膜2の代わりに、STI(Shallow Trench Isolation)法を用いて形成した素子分離絶縁膜を用いることもできる。
パワーMOSFET形成領域RG1において、フィールド絶縁膜2で囲まれた活性領域に、パワーMOSFETQ1を構成する複数の単位トランジスタセルが形成されており、パワーMOSFETQ1は、パワーMOSFET形成領域RG1に設けられたこれら複数の単位トランジスタセルが並列に接続されることで形成されている。また、センスMOSFET形成領域RG2において、フィールド絶縁膜2とその下層のp型ウエルPWLとで囲まれた活性領域に、センスMOSFETQ2を構成する複数の単位トランジスタセルが形成されており、センスMOSFETQ2は、センスMOSFET形成領域RG2に設けられたこれら複数の単位トランジスタセルが並列に接続されることで形成されている。
パワーMOSFET形成領域RG1に形成される個々の単位トランジスタセルと、センスMOSFET形成領域RG2に形成される個々の単位トランジスタセルとは、基本的には同じ構造(構成)を有しているが、パワーMOSFET形成領域RG1とセンスMOSFET形成領域RG2とは、その面積が相違している。具体的には、パワーMOSFET形成領域RG1はセンスMOSFET形成領域RG2よりも面積が大きい。換言すれば、センスMOSFET形成領域RG2はパワーMOSFET形成領域RG1よりも面積が小さい。このため、単位トランジスタセルの接続数は、パワーMOSFETQ1とセンスMOSFETQ2とで異なり、センスMOSFETQ2を構成する並列接続された単位トランジスタセルの数は、パワーMOSFETQ1を構成する並列接続された単位トランジスタセルの数よりも少ない。このため、センスMOSFETQ2とパワーMOSFETQ1とでソース電位が同じであれば、センスMOSFETQ2には、パワーMOSFETQ1に流れる電流よりも小さな電流が流れるようになっている。パワーMOSFET形成領域RG1およびセンスMOSFET形成領域RG2の各単位トランジスタセルは、例えばトレンチゲート構造のnチャネル型のMOSFETで形成されている。
半導体基板1は、上記単位トランジスタセルのドレイン領域としての機能を有している。半導体基板1(半導体チップCP1)の裏面全体に、ドレイン用の裏面電極(裏面ドレイン電極、ドレイン電極)BEが形成されている。この裏面電極BEは、例えば半導体基板1の裏面から順にチタン(Ti)層、ニッケル(Ni)層および金(Au)層を積み重ねて形成されている。上記半導体装置PKGにおいては、半導体チップCP1のこの裏面電極BEは、上記接合材BD1を介して上記ダイパッドDPに接合されて電気的に接続される。
また、パワーMOSFET形成領域RG1およびセンスMOSFET形成領域RG2において、半導体基板1中に形成されたp型の半導体領域3は、上記単位トランジスタセルのチャネル形成領域としての機能を有している。さらに、そのp型の半導体領域3の上部に形成されたn型の半導体領域4は、上記単位トランジスタセルのソース領域としての機能を有している。従って、半導体領域4はソース用の半導体領域である。また、p型の半導体領域3の上部であってn型の半導体領域4の隣接間に、p型の半導体領域5が形成されている。このp型の半導体領域5の不純物濃度は、p型の半導体領域3の不純物濃度よりも高い。
また、パワーMOSFET形成領域RG1およびセンスMOSFET形成領域RG2において、半導体基板1には、その主面から半導体基板1の厚さ方向に延びる溝(トレンチ)6が形成されている。溝6は、n型の半導体領域4の上面からn型の半導体領域4およびp型の半導体領域3を貫通し、その下層の半導体基板1中で終端するように形成されている。この溝6の底面および側面には、酸化シリコンなどからなるゲート絶縁膜7が形成されている。また、溝6内には、上記ゲート絶縁膜7を介してゲート電極8が埋め込まれている。ゲート電極8は、例えばn型不純物(例えばリン)が導入された多結晶シリコン膜からなる。ゲート電極8は、上記単位トランジスタセルのゲート電極としての機能を有している。
半導体基板1の主面上には、ゲート電極8を覆うように、層間絶縁膜9が形成されている。層間絶縁膜9には、コンタクトホール(開口部、貫通孔)が形成され、層間絶縁膜9に形成された各コンタクトホールには、導電性のプラグ(ビア部)10が埋め込まれている。
プラグ10が埋めこまれた層間絶縁膜9上には、配線M1が形成されている。配線M1は、第1層目の配線層の配線である。
層間絶縁膜9上には、配線M1を覆うように、層間絶縁膜11が形成されている。層間絶縁膜11には、スルーホール(開口部、貫通孔)が形成され、層間絶縁膜11に形成された各スルーホールには、導電性のプラグ(ビア部)12が埋め込まれている。
プラグ12が埋めこまれた層間絶縁膜11上には、配線M2およびパッド電極(ボンディングパッド)P1が形成されている。配線M2は、第2層目の配線層の配線である。
配線M1は、導電膜からなるが、具体的には金属膜からなり、好ましくはアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜からなる。同様に、配線M2およびパッド電極P1は、導電膜からなるが、具体的には金属膜からり、好ましくはアルミニウム膜またはアルミニウム合金膜からなる。
配線M1は、ゲート配線(図示せず)と、ソース配線M1S1と、ソース配線M1S2とを含んでおり、後述の図25または図26の場合は、配線M1は後述の配線M1Aも含んでいる。配線M2は、ゲート配線(図示せず)と、ソース配線M2S1と、ソース配線M2S2と、配線M2Aとを含んでいる。このうち、配線M2Aおよび後述の配線M1Aは、上記内部配線NHを構成する配線であり、パワーMOSFET形成領域RG1およびセンスMOSFET形成領域RG2には形成されていない。一方、ソース配線M1S1およびソース配線M2S1は、パワーMOSFET形成領域RG1に形成され、ソース配線M1S2およびソース配線M2S2は、センスMOSFET形成領域RG2に形成されている。
パワーMOSFET形成領域RG1において、ソース用のn型の半導体領域4は、半導体領域4上に配置されたプラグ10を介して、ソース配線M1S1に電気的に接続され、そのソース配線M1S1に、p型の半導体領域5が、半導体領域5上に配置されたプラグ10を介して電気的に接続されている。すなわち、パワーMOSFET形成領域RG1において、互いに隣り合う半導体領域4と半導体領域5とは、それぞれプラグ10を介して共通のソース配線M1S1に電気的に接続されている。そして、このソース配線M1S1は、ソース配線M1S1とソース配線M2S1との間に配置されたプラグ12を介して、ソース配線M2S1と電気的に接続されている。また、パワーMOSFET形成領域RG1において、p型の半導体領域5は、p型の半導体領域3と同じ導電型でかつp型の半導体領域3と接しているため、p型の半導体領域5はp型の半導体領域3と電気的に接続されている。このため、ソース配線M2S1は、パワーMOSFET形成領域RG1に形成されたプラグ12、ソース配線M1S1およびプラグ10を通じて、パワーMOSFET形成領域RG1に形成されているソース用のn型の半導体領域4と電気的に接続されるとともに、パワーMOSFET形成領域RG1におけるチャネル形成用のp型の半導体領域3にも電気的に接続されている。ソース配線M2S1は、パワーMOSFET形成領域RG1のほぼ全体に形成されている。ソース配線M2S1は、一部が保護膜13の開口部14から露出されており、ソース配線M2S1の露出部によって上記ソース用パッド電極P1Sが形成されている。
センスMOSFET形成領域RG2において、ソース用のn型の半導体領域4は、半導体領域4上に配置されたプラグ10を介して、ソース配線M1S2に電気的に接続され、そのソース配線M1S2に、p型の半導体領域5が、半導体領域5上に配置されたプラグ10を介して電気的に接続されている。すなわち、センスMOSFET形成領域RG2において、互いに隣り合う半導体領域4と半導体領域5とは、それぞれプラグ10を介して共通のソース配線M1S2に電気的に接続されている。そして、このソース配線M1S2は、ソース配線M1S2とソース配線M2S2との間に配置されたプラグ12を介して、ソース配線M2S2と電気的に接続されている。また、センスMOSFET形成領域RG2において、p型の半導体領域5は、p型の半導体領域3と同じ導電型でかつp型の半導体領域3と接しているため、p型の半導体領域5はp型の半導体領域3と電気的に接続されている。このため、ソース配線M2S2は、センスMOSFET形成領域RG2に形成されたプラグ12、ソース配線M1S2およびプラグ10を通じて、センスMOSFET形成領域RG2に形成されているソース用のn型の半導体領域4と電気的に接続されるとともに、センスMOSFET形成領域RG2におけるチャネル形成用のp型の半導体領域3にも電気的に接続されている。ソース配線M2S2は、センスMOSFET形成領域RG2のほぼ全体に形成されている。ソース配線M2S2は保護膜13で覆われている。ソース配線M1S2,M2S2は、半導体チップCP1内に形成された制御回路CLCに電気的に接続されている。
また、パワーMOSFET形成領域RG1およびセンスMOSFET形成領域RG2に形成されている複数のゲート電極8は、互いに電気的に接続されるとともに、プラグ10、配線M1のうちのゲート配線(図示せず)、プラグ12、および配線M2のうちのゲート配線(図示せず)を介して、半導体チップCP1内に形成された制御回路CLCに電気的に接続されている。
また、ここでは、プラグ10が配線M1とは別々に形成されている場合について図示および説明している。同様に、ここでは、プラグ12が配線M2とは別々に形成されている場合について図示および説明している。この場合、層間絶縁膜9にコンタクトホールを形成してから、コンタクトホール内を埋め込むプラグ10を形成した後、プラグ10が埋め込まれた層間絶縁膜9上に配線M1用の導電膜(金属膜)を形成してから、その導電膜をパターニングすることにより、配線M1を形成することができる。このため、配線M1は、パターニングされた導電膜により形成されている。同様に、層間絶縁膜11にスルーホールを形成してから、スルーホール内を埋め込むプラグ12を形成した後、プラグ12が埋め込まれた層間絶縁膜11上に配線M2用とパッド電極P1用とを兼ねた導電膜(金属膜)を形成してから、その導電膜をパターニングすることにより、配線M2と、パッド電極P1を構成する導体パターンとを、形成することができる。このため、配線M2と、パッド電極P1を構成する導体パターンとは、パターニングされた導電膜により形成されている。
他の形態として、プラグ10が配線M1と一体的に形成されていてもよく、また、プラグ12が配線M2と一体的に形成されていてもよい。この場合、層間絶縁膜9にコンタクトホールを形成した後、コンタクトホール内を含む層間絶縁膜9上に配線M1用の導電膜(金属膜)を形成してから、その導電膜をパターニングすることにより、配線M1を形成することができる。この場合、層間絶縁膜9のコンタクトホールは、配線M1の一部(プラグ10に相当する部分)で埋め込まれることになる。同様に、層間絶縁膜11にスルーホールを形成した後、スルーホール内を含む層間絶縁膜11上に配線M2用とパッド電極P1用とを兼ねた導電膜(金属膜)を形成してから、その導電膜をパターニングすることにより、配線M2と、パッド電極P1を構成する導体パターンとを、形成することができる。この場合、層間絶縁膜11のスルーホールは、配線M2の一部(プラグ12に相当する部分)、またはパッド電極P1を構成する導体パターンの一部で埋め込まれることになる。
層間絶縁膜11上に、配線M2およびパッド電極P1を覆うように、絶縁性の保護膜(絶縁膜)13が形成されている。保護膜13は、例えば、ポリイミド樹脂などの樹脂膜からなる。この保護膜13は、半導体チップCP1の最上層の膜(絶縁膜)である。保護膜13には複数の開口部14が形成されており、各開口部14からは、パッド電極P1を構成する導体パターンの一部あるいはソース配線M2S1の一部が露出されている。但し、上記ソース用パッド電極P1Sは、保護膜13の開口部14から露出するソース配線M2S1によって形成され、上記ソース用パッド電極P1S以外のパッド電極P1は、配線M2と同層に形成された導体パターン(パッド電極P1電極用の導体パターン)によって形成されている。ソース用パッド電極P1S以外のパッド電極P1を構成する導体パターンは、外周部が保護膜13で覆われ、中央部が保護膜13の開口部14から露出されており、そこに上記ワイヤBWを接続できるようになっている。
上記ソース用パッド電極P1S以外のパッド電極P1を構成する導体パターンは、配線M2と同層に同工程で形成されており、例えば矩形状の平面形状を有している。すなわち、半導体チップCP1の製造工程において、層間絶縁膜11上に形成した導電膜をパターニングすることにより、ソース配線M2S1,M2S2および配線M2Aを含む配線M2と、ソース用パッド電極P1S以外のパッド電極P1を構成する導体パターンとを形成することができる。
上記図20において、上記パワーMOSFETQ1のソース用のパッド電極である複数のソース用パッド電極P1Sは、最上層の保護膜13によって互いに分離されているが、ソース配線M2S1やソース配線M1S1を通じて互いに電気的に接続されている。
開口部14から露出するパッド電極P1(ソース用パッド電極P1Sも含む)の表面には、メッキ法などで金属層(図示せず)を形成する場合もある。この金属層としては、例えば、下から順に形成された銅(Cu)膜とニッケル(Ni)膜と金(Au)膜との積層膜や、あるいは、下から順に形成されたチタン(Ti)膜とニッケル(Ni)膜と金(Au)膜との積層膜などを用いることができる。
このような構成の半導体チップCP1においては、上記パワーMOSFETQ1およびセンスMOSFETQ2の単位トランジスタの動作電流は、ドレイン用のn型の半導体基板1とソース用のn型の半導体領域4との間をゲート電極8の側面(すなわち、溝6の側面)に沿って半導体基板1の厚さ方向に流れるようになっている。すなわち、チャネルが半導体チップCP1の厚さ方向に沿って形成される。
このように、半導体チップCP1は、トレンチ型ゲート構造を有する縦型のMOSFETが形成された半導体チップであり、上記パワーMOSFETQ1およびセンスMOSFETQ2は、それぞれ、トレンチゲート型MISFETによって形成されている。ここで、縦型のMOSFETとは、ソース・ドレイン間の電流が、半導体基板の厚さ方向(半導体基板の主面に略垂直な方向)に流れるMOSFETに対応する。
配線M2Aは、上記内部配線NHを構成する配線である。上述のように、半導体チップCP1において、パッド電極P1aとパッド電極P1bとは、半導体チップCP1の内部配線NHによって電気的に接続されている。この内部配線NHは、図21および図24の場合は、配線M2Aによって形成されている。ここで、配線M2Aは、第2配線層の配線M2のうち、パッド電極P1aとパッド電極P1bとを電気的に接続するための配線である。
図21および図24の場合は、パッド電極P1aとパッド電極P1bとを接続する内部配線NHが配線M2Aによって形成されており、従って、半導体チップCP1においてパッド電極P1aとパッド電極P1bとが配線M2Aによって接続されている。すなわち、図21および図24の場合は、配線M2Aの一方の端部がパッド電極P1aと一体的に接続され、その配線M2Aの他方の端部がパッド電極P1bと一体的に接続され、それによって、パッド電極P1aとパッド電極P1bとが、パッド電極P1a,P1bと同層の配線M2Aによって電気的に接続されている。このため、図21および図24の場合は、パッド電極P1aとパッド電極P1bとを電気的に接続するのは配線M2Aであり、配線M1は、パッド電極P1aとパッド電極P1bとを電気的に接続するのに寄与していない。
半導体チップCP1は、複数のパッド電極P1aと複数のパッド電極P1bとを有しており、それら複数のパッド電極P1aと複数のパッド電極P1bとは、半導体チップCP1の内部配線NHを介してそれぞれ電気的に接続されている。図21の場合は、半導体チップCP1が有する複数のパッド電極P1aは、6つの複数のパッド電極P1a1,P1a2,P1a3,P1a4,P1a5,P1a6を含んでおり、半導体チップCP1が有する複数のパッド電極P1bは、6つの複数のパッド電極P1b1,P1b2,P1b3,P1b4,P1b5,P1b6を含んでいる。そして、パッド電極P1a1とパッド電極P1b1とが、両者を繋ぐ配線M2Aを通じて互いに電気的に接続され、また、パッド電極P1a2とパッド電極P1b2とが、両者を繋ぐ配線M2Aを通じて互いに電気的に接続され、また、パッド電極P1a3とパッド電極P1b3とが、両者を繋ぐ配線M2Aを通じて互いに電気的に接続されている。また、パッド電極P1a4とパッド電極P1b4とが、両者を繋ぐ配線M2Aを通じて互いに電気的に接続され、また、パッド電極P1a5とパッド電極P1b5とが、両者を繋ぐ配線M2Aを通じて互いに電気的に接続され、また、パッド電極P1a6とパッド電極P1b6とが、両者を繋ぐ配線M2Aを通じて互いに電気的に接続されている。配線M2Aは、パッド電極P1aとパッド電極P1bとを電気的に接続するための配線であり、半導体チップCP1の内部に形成されたいずれの回路にも電気的に接続されていない。
図21および図24の場合は、パッド電極P1aとパッド電極P1bとを配線M2Aで繋いでその配線M2Aを通じて互いに電気的に接続しているが、図25あるいは図26に示されるように、パッド電極P1aとパッド電極P1bとを、配線M2Aおよび配線M1Aによって電気的に接続する場合もあり得る。図25および図26は、図24の変形例に対応している。ここで、配線M2Aは、第2配線層の配線M2のうち、パッド電極P1aとパッド電極P1bとを電気的に接続するための配線であり、配線M1Aは、第1配線層の配線M1のうち、パッド電極P1aとパッド電極P1bとを電気的に接続するための配線である。配線M2Aと配線M1Aとは、形成されている配線層は異なるが、どちらもパッド電極P1aとパッド電極P1bとを電気的に接続するための配線であり、半導体チップCP1の内部に形成されたいずれの回路にも電気的に接続されていない。
図25および図26の場合は、パッド電極P1aとパッド電極P1bとを接続する内部配線NHが配線M2Aおよび配線M1Aによって形成されており、従って、半導体チップCP1においてパッド電極P1aとパッド電極P1bとが配線M2Aおよび配線M1Aによって接続されている。
図25の場合は、配線M2Aの一方の端部がパッド電極P1aと一体的に接続され、その配線M2Aの他方の端部が配線M1Aの一方の端部とプラグ12(配線M1A,M2A間に配置されたプラグ12)を介して電気的に接続され、その配線M1Aの他方の端部がパッド電極P1bにプラグ12(配線M1Aとパッド電極P1bの間に配置されたプラグ12)を介して電気的に接続されている。これにより、パッド電極P1aとパッド電極P1bとが、配線M2Aとプラグ12(配線M1Aと配線M2Aとの間に配置されたプラグ12)と配線M1Aとプラグ12(配線M1Aとパッド電極P1bとの間に配置されたプラグ12)とを介して電気的に接続されている。
図26の場合は、配線M2Aの一方の端部がパッド電極P1bと一体的に接続され、その配線M2Aの他方の端部が配線M1Aの一方の端部とプラグ12(配線M1A,M2A間に配置されたプラグ12)を介して電気的に接続され、その配線M1Aの他方の端部がパッド電極P1aにプラグ12(配線M1Aとパッド電極P1aの間に配置されたプラグ12)を介して電気的に接続されている。これにより、パッド電極P1aとパッド電極P1bとが、配線M2Aとプラグ12(配線M1Aと配線M2Aとの間に配置されたプラグ12)と配線M1Aとプラグ12(配線M1Aとパッド電極P1aとの間に配置されたプラグ12)とを介して電気的に接続されている。
このため、上記図24の場合は、パッド電極P1aとパッド電極P1bとを配線M2Aによって繋いで電気的に接続していたのに対して、図25の場合と図26の場合は、パッド電極P1aとパッド電極P1bとを電気的に接続するのに、配線M2Aと配線M1Aとが寄与している。
このように、半導体チップCP1において、パッド電極P1aとパッド電極P1bとは、半導体チップCP1の内部配線NHによって電気的に接続されており、この内部配線NHは、配線M2Aと配線M1Aのうちの一方または両方により形成することができる。すなわち、パッド電極P1aとパッド電極P1bとを接続する内部配線NHは、一層の配線または複数層の配線により形成することができる。
また、図25や図26において、配線M1Aと配線M2Aとの間に配置されて配線M1Aと配線M2Aとを電気的に接続するプラグ(ビア部)12も、配線の一部とみなすことができる。また、図26において、配線M1Aとパッド電極P1aとの間に配置されて配線M1Aとパッド電極P1aとを電気的に接続するプラグ(ビア部)12も、配線の一部とみなすことができる。また、図25において、配線M1Aとパッド電極P1bとの間に配置されて配線M1Aとパッド電極P1bとを電気的に接続するプラグ(ビア部)12も、配線の一部とみなすことができる。すなわち、プラグ(ビア部)12は、ビア配線として機能することができ、配線の一部とみなすことができる。従って、パッド電極P1aとパッド電極P1bとを接続する内部配線NHは、プラグ12のようなビア配線を含むこともできる。なお、ビア配線は、層間絶縁膜に形成されたスルーホール(孔部)内を埋め込む導電体により形成されている。
図27および図28は、図21の変形例に対応しており、図27には、配線M2と同層のパターンが示され、図28には、配線M1と同層のパターンが示されている。
図27および図28の場合は、パッド電極P1a1とパッド電極P1b5とが、配線M1Aおよび配線M2Aを介して電気的に接続されており、これは図26の接続関係に対応している。また、パッド電極P1a2とパッド電極P1b6とが、配線M1Aおよび配線M2Aを介して電気的に接続されており、これは図26の接続関係に対応している。また、パッド電極P1a3とパッド電極P1b1とが、配線M2Aを介して電気的に接続されており、これは図24の接続関係に対応している。また、パッド電極P1a4とパッド電極P1b2とが、配線M2Aを介して電気的に接続されており、これは図24の接続関係に対応している。また、パッド電極P1a5とパッド電極P1b3とが、配線M2Aを介して電気的に接続されており、これは図24の接続関係に対応している。また、パッド電極P1a6とパッド電極P1b4とが、配線M2Aおよび配線M1Aを介して電気的に接続されており、これは図25の接続関係に対応している。
図29は、図27および図28のE−E線の位置での断面図である。パッド電極P1aとパッド電極P1bとを配線M1Aおよび配線M2Aによって電気的に接続する場合、図27〜図29からも分かるように、配線M2Aの幅W2よりも、配線M1Aの幅W1を大きくすることが好ましい(すなわちW2<W1)。言い換えると、配線M1Aの幅W1よりも、配線M2Aの幅W2を小さくすることが好ましい。ここで、配線M1Aの幅W1は、半導体基板1の主面に平行な方向で、かつ配線M1の延在方向に略垂直な方向の幅(寸法)に対応し、また、配線M2Aの幅W2は、半導体基板1の主面に平行な方向で、かつ配線M2の延在方向に略垂直な方向の幅(寸法)に対応している。
配線M2Aの幅W2よりも、配線M1Aの幅W1を大きく(W2<W1)することが好ましい理由は、次のようなものである。すなわち、配線M1の厚みに比べて、配線M2の厚みが大きくなっている。配線M2の厚みが大きければ、配線M2と同層に形成されたパッド電極P1を構成する導体パターンの厚みも大きくなるため、パッド電極P1に上記ワイヤBWをより的確に接続することができるようになる。このため、配線M1Aの厚み(T1)に比べて、配線M2Aの厚み(T2)が大きくなっている(すなわちT1<T2)。言い換えると、配線M2Aの厚み(T2)に比べて、配線M1Aの厚み(T1)が小さくなっている。配線M1A,M2Aは、パッド電極P1aとパッド電極P1bとを電気的に接続するための配線であり、抵抗(配線抵抗)はある程度小さくしたい。配線M2Aは、厚み(T2)が大きいため、配線抵抗を低くしやすいが、配線M1Aは、配線M2Aよりも厚みが薄い分、配線抵抗が大きくなりやすいため、配線M1Aの幅W1を大きくすることにより、配線M1Aの配線抵抗の低減を図ることができる。本実施の形態では、配線M2Aに比べて厚みが小さな配線M1Aについては、配線M1Aの幅W1を大きくすることにより、配線M1Aの抵抗(配線抵抗)を抑制し、配線M1Aに比べて厚みが大きな配線M2Aについては、配線M2Aの幅W2を小さくすることで、配線M2Aを配置するのに要する平面領域の面積を抑制することができる。これにより、パッド電極P1aとパッド電極P1bとの間を、低抵抗で接続することができるとともに、半導体チップCP1の小型化(小面積化)を図ることができる。
また、半導体チップCP1は、シールリングSRを有することもできる。シールリングは、ガードリングと称する場合もある。図21、図27〜図29に示されるように、シールリングSRは、半導体チップCP1の外周部に形成される。具体的には、シールリングSRは、平面視において、半導体チップCP1の外周部に、半導体チップCP1の外周に沿って周回するように、形成されている。このため、平面視において、シールリングSRは、半導体チップCP1の外周に沿って環状(リング状)に形成されているが、半導体チップCP1の外形が略矩形であることに対応して、シールリングSRの外形は、略矩形か、あるいは、その矩形の角に丸みを持たせた形状または矩形の角を落とした形状とすることができる。半導体チップCP1において、平面視で、シールリングSRで囲まれた領域内に、種々の回路が形成されている。このため、上記制御回路CLC、上記パワーMOSFET形成領域RG1(パワーMOSFETQ1を構成するトランジスタ)、センスMOSFET形成領域RG2(センスMOSFETQ2を構成するトランジスタ)、配線M1,M2およびパッド電極P1用の導体パターンは、半導体チップCP1において、平面視で、シールリングSRで囲まれた領域内に形成(配置)されている。
シールリングSRは、金属パターンSR1a,SR1,SR2a,SR2により形成されている(図29参照)。シールリング用の金属パターンSR1は、配線M1と同層に同工程で同材料により形成され、シールリング用の金属パターンSR2は、配線M2と同層に同工程で同材料により形成されている。また、シールリング用の金属パターンSR1aは、上記プラグ10と同層に同工程で同材料により形成され、シールリング用の金属パターンSR2aは、上記プラグ12と同層に同工程で同材料により形成されている。なお、図29において、符号SDは、半導体チップCP1の側面に対応している。
シールリングSRは、これらシールリング用の金属パターンSR1a,SR1,SR2a,SR2により、金属の壁状に形成されている。すなわち、シールリングSRは、シールリング用の金属パターンSR1aと金属パターンSR1と金属パターンSR2aと金属パターンSR2とが上下方向に並ぶことにより、金属の壁状に形成されている。つまり、シールリング用の金属パターンSR1aと金属パターンSR1と金属パターンSR2aと金属パターンSR2とは、形成されている層が相違し、この順で下から上に積み重ねられ、全体としてシールリングSRを形成している。従って、シールリング用の金属パターンSR1aと金属パターンSR1と金属パターンSR2aと金属パターンSR2とは、それぞれ、平面視において半導体チップCP1の外周部に、半導体チップCP1の外周に沿って周回するように、形成されている。
シールリングSRを設けたことにより、半導体チップCP1の製造時のダイシング工程(切断工程)において、ダイシングブレードによって切断面にクラックが生じた場合に、そのクラックの伸展を、シールリングSRによって停止させることができる。また、半導体チップCP1の切断面(側面SDに対応)からの水分の侵入をシールリングSRによって停止させることができる。
このため、シールリング用の金属パターンSR1a,SR1,SR2a,SR2は、素子または回路の間を結線するために形成したものではなく、また、パッド電極P1と回路との間を結線するために形成したものでもなく、また、パッド電極P1間を結線するために形成したものでもなく、シールリングSRを形成するために形成したものである。
また、半導体チップCP1において、制御回路形成領域RG4には、上記制御回路CLCを構成する複数のトランジスタや配線M1,M2が形成されているが、ここではその図示および説明は省略する。
また、半導体チップCP1において、パッド電極P1a,P1b間を電気的に接続する内部配線NH、すなわち配線M2Aや配線M1Aは、半導体チップCP1の外周に沿って形成されている。また、半導体チップCP1にシールリングSRを形成した場合は、パッド電極P1a,P1b間を電気的に接続する内部配線NH、すなわち配線M2Aや配線M1Aは、半導体チップCP1において、シールリングSRの内側に、シールリングSRに沿って形成されている。すなわち、半導体チップCP1において、内部配線NHを構成する配線M2Aは、シールリングSRを構成する金属パターンSR2の内側に、その金属パターンSR2に沿って形成される。但し、配線M2Aと金属パターンSR2とは、互いに分離されている。また、半導体チップCP1において、内部配線NHを構成する配線M1Aは、シールリングSRを構成する金属パターンSR1の内側に、その金属パターンSR1に沿って形成される。但し、配線M1Aと金属パターンSR1とは、互いに分離されている。このようにすることで、半導体チップCP1にパッド電極P1a,P1bとパッド電極P1a,P1b間を電気的に接続する内部配線NHとを設けたことに伴う半導体チップCP1の面積の増加を抑制することができ、半導体チップCP1の小型化(小面積化)を図ることができる。
また、半導体チップCP1は、上記パワーMOSFETQ1を複数内蔵することもできる。その場合、半導体チップCP1は、上記パワーMOSFET形成領域RG1を複数有したものとなる。例えば、図30の場合は、上記パワーMOSFET形成領域RG1として、パワーMOSFET形成領域RG1aとパワーMOSFET形成領域RG1bとを有している。図30は、図20の変形例に対応している。図30において、パワーMOSFET形成領域RG1aに設けられた複数の単位トランジスタセルが並列に接続されることで、パワーMOSFETが形成され、パワーMOSFET形成領域RG1bに設けられた複数の単位トランジスタセルが並列に接続されることで、パワーMOSFETが形成される。パワーMOSFET形成領域RG1aに形成されたパワーMOSFETと、パワーMOSFET形成領域RG1bに形成されたパワーMOSFETとは、半導体チップCP1内に形成された上記制御回路CLCによって制御することができる。そして、パワーMOSFET形成領域RG1aに形成されたパワーMOSFET(のソース)と、パワーMOSFET形成領域RG1bに形成されたパワーMOSFET(のソース)とに、それぞれ負荷(上記負荷LODに相当するもの)を接続することができる。
<検討例について>
図31は、本発明者が検討した検討例の半導体装置PKG101の平面透視図であり、本実施の形態の上記図2に相当するものである。
図31の半導体装置PKG101が、本実施の形態の上記半導体装置PKGと相違しているのは、次の点である。
すなわち、図31の検討例の半導体装置PKG101は、上記半導体チップCP1の代わりに、上記半導体チップCP1に相当する半導体チップCP101を有しており、この半導体チップCP101が半導体チップCP2とともにダイパッドDP上に搭載されている。半導体チップCP101は、上記半導体チップCP1が内蔵する回路(上記制御回路CLC、パワーMOSFETQ1および)と同様の回路を内蔵している。半導体チップCP101は、複数のパッド電極P1を有しているが、本実施の形態の上記パッド電極P1a,P1bに相当するパッド電極は有していない。従って、半導体チップCP101は、パッド電極P1a,P1b間を電気的に接続する上記内部配線NH(配線M2A,M1A)に相当するものも有していない。半導体チップCP2の構成については、図31の検討例の半導体装置PKG101も、本実施の形態の上記半導体装置PKGと基本的には同じである。
このため、図31の検討例の半導体装置PKG101では、半導体チップCP2のパッド電極P2aは、半導体チップCP1のパッド電極P1にワイヤBWを介して接続されるのではなく、リードLDにワイヤBWを介して直接的に接続されている。すなわち、図31の検討例の半導体装置PKG101では、一端が半導体チップCP2のパッド電極P2aに接続されたワイヤBWの他端は、半導体チップCP1のパッド電極P1ではなく、リードLDに接続されている。これにより、半導体チップCP2のパッド電極P2aを、ワイヤBWを介してリードLDに電気的に接続することができる。
図32は、検討例の半導体装置PKG101の説明図であり、図31において、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLDとを接続するワイヤBWを残し、他のワイヤBWの図示を省略したものに対応している。
図31および図32に示されるように、半導体チップCP2のパッド電極P2aをリードLDにワイヤBWを介して直接的に接続した場合、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLDとを接続するワイヤBWの一部が、平面視で半導体チップCP101と重なってしまい、そのワイヤBWが半導体チップCP101に接触して短絡してしまう虞がある。これは、半導体装置PKG101の信頼性の低下につながる。半導体チップCP101と半導体チップCP2との間の距離(間隔)を大きくすれば、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLDとを接続するワイヤBWが半導体チップCP101に重なるのを防ぎやすくなるが、半導体チップCP101と半導体チップCP2との間の距離(間隔)を大きくすることは、半導体装置PKG101の平面寸法を大きくすることにつながる。これは、半導体装置PKG101の大型化を招いてしまう。
また、図31および図32に示されるように、半導体チップCP2のパッド電極P2aをリードLDにワイヤBWを介して直接的に接続した場合、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLDとを接続するワイヤBWの長さがかなり長くなってしまう。ワイヤBWの長さが長いと、封止部MRを形成するモールド工程(上記ステップS5)でワイヤBWが樹脂材料によって流されてしまう現象(いわゆるワイヤ流れ)が発生しやすくなり、ワイヤBWの接続信頼性が低下する。例えば、ワイヤ同士が短絡したり、ワイヤが断線したり、あるいは、ワイヤがパッド電極またはリードから剥離したりする可能性が高くなる。これは、半導体装置PKG101の信頼性の低下につながる。このため、ワイヤBWの長さが長くなることは望ましくない。
<主要な特徴と効果について>
図33は、本実施の形態の半導体装置PKGの説明図であり、上記図2において、半導体チップCP2のパッド電極P2aと半導体チップCP1のパッド電極P1aとを接続するワイヤBW(すなわちワイヤBW1)と、半導体チップCP1のパッド電極P1bとリードLDとを接続するワイヤBW(すなわちワイヤBW2)とを残し、他のワイヤBWの図示を省略したものに対応している。図34は、図33の一部を拡大して示した部分拡大平面図である。ここで、半導体装置PKGが有する複数のリードLDのうち、ワイヤBW2を介して半導体チップCP1のパッド電極P1bと電気的に接続されたリードLDを、符号LD1を付してリードLD1と称することとする。図34には、各リードLD1の先端部も示されているが、リードLD1以外のリードLDの図示は省略してある。
本実施の形態の半導体装置PKGは、半導体チップCP1(第1半導体チップ)と、半導体チップCP2(第2半導体チップ)と、複数のリードLDと、複数のワイヤBWと、それらを封止する封止部(封止体)MRとを有している。半導体装置PKGが有する複数のリードLDのそれぞれは、一部が封止部MR内に封止され、他の一部が封止部MRから露出されている。
半導体チップCP1は、パッド電極P1a(第1パッド)、パッド電極P1b(第2パッド)、および、パッド電極P1aとパッド電極P1bとを電気的に接続する内部配線NH(第1配線)を有し、半導体チップCP2は、パッド電極P2a(第3パッド)を有している。半導体チップCP2のパッド電極P2aと、半導体チップCP1のパッド電極P1aとは、半導体装置PKGが有する複数のワイヤBWのうちのワイヤBW1(第1ワイヤ)を介して電気的に接続されている。半導体チップCP1のパッド電極P1bは、半導体装置PKGが有する複数のリードLDのうちのリードLD1(第1リード)と、半導体装置PKGが有する複数のワイヤBWのうちのワイヤBW2(第2ワイヤ)を介して電気的に接続されている。そして、リードLD1と半導体チップCP1との間の距離は、リードLD1と半導体チップCP2との間の距離よりも小さく、かつ、パッド電極P1a、パッド電極P1bおよび内部配線NHは、半導体チップCP1内に形成されているいずれの回路とも電気的に接続されていない。
本実施の形態の主要な特徴として、第1、第2および第3の特徴がある。第1の特徴は、半導体チップCP1が、パッド電極P1a,P1bとパッド電極P1a,P1b間を電気的に接続する内部配線NHとを有し、半導体チップCP2のパッド電極P2aと半導体チップCP1のパッド電極P1aとがワイヤBW1を介して電気的に接続され、半導体チップCP1のパッド電極P1bとリードLD1とがワイヤBW2を介して電気的に接続されていることである。第2の特徴は、パッド電極P1a、パッド電極P1bおよび内部配線NHは、半導体チップCP1内に形成されているいずれの回路とも電気的に接続されていないことである。第3の特徴は、リードLD1と半導体チップCP1との間の距離が、リードLD1と半導体チップCP2との間の距離よりも小さいことである。
本実施の形態では、第1の特徴として、半導体チップCP1が、パッド電極P1aと、パッド電極P1bと、パッド電極P1a,P1b間を電気的に接続する内部配線NHとを有している。そして、半導体チップCP2のパッド電極P2aと、半導体チップCP1のパッド電極P1aとが、ワイヤBW1を介して電気的に接続され、半導体チップCP1のパッド電極P1bとリードLD1とが、ワイヤBW2を介して電気的に接続されている。これにより、半導体チップCP1のパッド電極P1aを、ワイヤBW1と、半導体チップCP1のパッド電極P1a、内部配線NHおよびパッド電極P1bと、ワイヤBW2とを介して、リードLD1に電気的に接続することができる。そうすることにより、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とをワイヤBWで直接的につないだ場合(上記図31および図32の検討例に対応)のそのワイヤBWの長さに比べて、ワイヤBW1,BW2の各長さを短くすることができる。
すなわち、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とをワイヤBWで直接的につないだ場合(上記図31および図32の検討例に対応)は、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とを接続するワイヤBWの長さがかなり長くなってしまう。
それに対して、本実施の形態では、半導体チップCP2のパッド電極P2aを、リードLDではなく半導体チップCP1のパッド電極P1aにワイヤBW1を介して接続し、半導体チップCP1のパッド電極P1bをリードLD1にワイヤBW2を介して接続し、半導体チップCP1のパッド電極P1a,P1b間を半導体チップCP1の内部配線NHを介して接続している。このため、パッド電極P2aとリードLD1との間を電気的に接続するのに必要なワイヤを、一本のワイヤで構成するのではなく、2本のワイヤBW1,BW2で構成し、パッド電極P1a,P1b間を半導体チップCP1の内部配線NHで電気的に接続しているため、各ワイヤBW1,BW2の長さを短くすることができる。すなわち、上記図32(検討例)に示されているワイヤBWの長さに比べて、図33(本実施の形態)に示されるワイヤBW(BW1,BW2)の各長さを短くすることができる。
本実施の形態において、各ワイヤBW1,BW2の長さを短くすることができるのは、第3の特徴として、リードLD1と半導体チップCP1との間の距離が、リードLD1と半導体チップCP2との間の距離よりも小さいためである。言い換えると、リードLD1が、半導体チップCP2よりも半導体チップCP1の近くに配置されているためである。
すなわち、図31および図32の検討例の構造では、半導体チップCP2のパッド電極P2aを、半導体チップCP2よりも半導体チップCP101の近くに配置されたリードLDに対して電気的に接続することが必要な場合、半導体チップCP101の近くのリードLDと半導体チップCP2のパッド電極P2aとを接続する図32に示されるワイヤBWの長さは、かなり長くなってしまう。
それに対して、本実施の形態では、半導体チップCP2よりも半導体チップCP1の近くに配置されたリードLD1にワイヤBWを介して接続されるのは、そのリードLD1から遠い半導体チップCP2のパッド電極P2aではなく、そのリードLD1に近い半導体チップCP1のパッド電極P1bである。このため、本実施の形態では、半導体チップCP2よりも半導体チップCP1の近くに配置されたリードLD1と、半導体チップCP1のパッド電極P1bとの間を接続するワイヤBW(すなわちワイヤBW2)の長さを短くすることができる。
つまり、本実施の形態では、半導体チップCP2のパッド電極P2aを、ワイヤBW1、半導体チップCP1のパッド電極P1a、内部配線NH,パッド電極P1bおよびワイヤBW2を介して、半導体チップCP2よりも半導体チップCP1の近くに配置されたリードLD1に電気的に接続しているのである。これにより、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とをワイヤBWで直接的に接続する場合(上記図31および図32の検討例に対応)に比べて、本実施の形態では、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とを電気的に接続するのに用いたワイヤBW(BW1,BW2)の長さを短くすることができるのである。
このため、本実施の形態では、半導体チップCP2のパッド電極P2aにワイヤBW1,BW2、パッド電極P1a,P1bおよび内部配線NHを経由して接続させるリードLD1は、半導体チップCP2よりも半導体チップCP1の近くに配置されている。これは、上記第3の特徴に対応している。すなわち、リードLD1と半導体チップCP1との間の距離は、リードLD1と半導体チップCP2との間の距離よりも小さくなっている。言い換えると、リードLD1と半導体チップCP2との間の距離は、リードLD1と半導体チップCP1との間の距離よりも大きくなっている。
なお、リードLD1と半導体チップCP2との間の距離は、リードLD1のインナリード部の先端と半導体チップCP2との間の距離(間隔)のことであり、リードLD1のインナリード部の先端と半導体チップCP2との間の最短距離(最小間隔)に対応している。また、リードLD1と半導体チップCP1との間の距離は、リードLD1のインナリード部と半導体チップCP1との間の距離(間隔)のことであり、リードLD1のインナリード部の先端と半導体チップCP1との間の最短距離(最小間隔)に対応している。
上記第3の特徴の代わりに、次の第4の特徴を有していても、本実施の形態の効果を得られる。すなわち、半導体チップCP2のパッド電極P2aから、ワイヤBW1、半導体チップCP1のパッド電極P1a、内部配線NH、パッド電極P1bおよびワイヤBW2を経由してリードLD1に至る導電経路について考える。このとき、第4の特徴は、リードLD1におけるワイヤBW2の接続位置と半導体チップCP2のパッド電極P2aとの間の距離(間隔)が、半導体チップCP2のパッド電極P2aと半導体チップCP1のパッド電極P1aとの間の距離よりも大きく、かつ、リードLD1におけるワイヤBW2の接続位置と半導体チップCP1のパッド電極P1bとの間の距離よりも大きいことである。なお、ここで、言う距離(間隔)は、直線距離(2点間を結ぶ仮想直線の長さ)である。
この第4の特徴を満たす場合も、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とをワイヤBWで直接的につないだ場合(上記図31および図32の検討例に対応)のそのワイヤBWの長さに比べて、本実施の形態におけるワイヤBW1,BW2の各長さを短くすることができる。すなわち、上記図32(検討例)に示されているワイヤBWの長さに比べて、図33(本実施の形態)に示されるワイヤBW(BW1,BW2)の各長さを短くすることができる。従って、上記第3の特徴の代わりに、上記第4の特徴を有していても、本実施の形態の効果を得ることができる。
また、上記第3の特徴の代わりに、平面視において、リードLD1のインナリード部の先端が、半導体チップCP1の辺SD3の延長線ESを基準として、それ(辺SD3の延長線ES)よりも半導体装置PKGの側面MRc1側(矢印YG側)に位置する場合も、本実施の形態の効果を得られる(上記図3参照)。すなわち、上記図3において、延長線ESよりも図3の上側(矢印YG側)に位置するリードLDに対して、半導体チップCP2のパッド電極P2aを、ワイヤBW1、半導体チップCP1のパッド電極P1a、内部配線NH、パッド電極P1bおよびワイヤBW2を介して電気的に接続する場合にも、本実施の形態の効果を得られる。なぜなら、このような場合も、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とをワイヤBWで直接的につないだ場合(上記図31および図32の検討例に対応)のそのワイヤBWの長さに比べて、本実施の形態におけるワイヤBW1,BW2の各長さを短くすることができるからである。すなわち、上記図32(検討例)に示されているワイヤBWの長さに比べて、図33(本実施の形態)に示されるワイヤBW(BW1,BW2)の各長さを短くすることができる。
また、本実施の形態では、半導体チップCP1におけるパッド電極P1a,P1bと内部配線NHとは、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とを電気的に接続するための導電経路として設けたものである。このため、第2の特徴として、パッド電極P1a、パッド電極P1bおよび内部配線NHは、半導体チップCP1内に形成されているいずれの回路とも電気的に接続されていない。
すなわち、本実施の形態では、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とを電気的に接続するための導電経路として、半導体チップCP1にわざわざパッド電極P1a,P1bとパッド電極P1a,P1b間を電気的に接続する内部配線NHとを設けている。このため、半導体チップCP1において、パッド電極P1a,P1bとパッド電極P1a,P1b間を電気的に接続する内部配線NHとは、回路構成上は無くてもよい部材であり、半導体チップCP1内に形成されているいずれの回路とも電気的に接続されていない。本実施の形態では、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とをワイヤBWで直接的に接続するのではなく、半導体チップCP1内を迂回経路として用いるために、半導体チップCP1の回路構成上は必要ないパッド電極P1a,P1bおよび内部配線NHを、あえて半導体チップCP1に設けている。すなわち、半導体チップCP1の一部(パッド電極P1a,P1bおよび内部配線NH)を、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とを電気的に接続するためのインターポーザとして用いている。これにより、パッド電極P1a,P1bおよび内部配線NHを経由して半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とを電気的に接続することができるため、パッド電極P2aとリードLD1とをワイヤBWで直接的に接続する場合のそのワイヤBWの長さに比べて、ワイヤBW1,BW2の各長さを短くすることができるようになる。すなわち、上記図32(検討例)に示されているワイヤBWの長さに比べて、図33(本実施の形態)に示されるワイヤBW(BW1,BW2)の各長さを短くすることができるようになる。
上記図31および図32に示されるように、半導体チップCP2のパッド電極P2aをリードLDにワイヤBWを介して接続した場合には、そのワイヤBWの長さがかなり長くなってしまい、封止部MRを形成するモールド工程(上記ステップS5)で、その長さが長いワイヤBWが樹脂材料によって流されてしまう現象(いわゆるワイヤ流れ)が発生しやすくなる。これは、ワイヤBWの接続信頼性を低下させ、半導体装置の信頼性の低下につながってしまう。このため、ワイヤBWの長さが長くなることは望ましくない。
それに対して、本実施の形態では、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とをワイヤBWで直接的に接続する場合(上記図31および図32の検討例に対応)に比べて、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とを電気的に接続するのに用いたワイヤBW(BW1,BW2)の長さを短くすることができる。このため、封止部MRを形成するモールド工程(上記ステップS5)で、ワイヤBWが樹脂材料によって流されてしまう現象が発生しにくくなり、ワイヤBWの接続信頼性を向上させることができる。従って、半導体装置PKGの信頼性を向上させることができる。
また、上記図31および図32の検討例のように、半導体チップCP2のパッド電極P2aをリードLDにワイヤBWを介して直接的に接続した場合、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLDとを接続するワイヤBWの一部が、平面視で半導体チップCP101と重なってしまい、そのワイヤBWが半導体チップCP1に接触して短絡してしまう虞がある。これは、半導体装置の信頼性の低下につながる。
それに対して、本実施の形態では、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1との間を、1本のワイヤだけで直接的に接続するのではなく、ワイヤBW1、半導体チップCP1のパッド電極P1a、内部配線NH、パッド電極P1bおよびワイヤBW2を介して電気的に接続している。半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とを電気的に接続するのに必要なワイヤBW1,BW2のうち、ワイヤBW1は、半導体チップCP2のパッド電極P2aと半導体チップCP1のパッド電極P1aとを接続し、ワイヤBW2は、半導体チップCP1のパッド電極P1bとリードLD1とを接続している。このため、本実施の形態では、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1との間を電気的に接続するために、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とを直接的に接続するワイヤBWを用いていないため、半導体チップCP2のパッド電極P2aとリードLD1とを直接的に接続するワイヤが平面視で半導体チップCP1と重なってしまうのを防止することができる。従って、半導体チップCP1に接続すべきでないワイヤが半導体チップCP1に接触して短絡してしまうのを、より的確に防止できるようになる。これにより、半導体装置PKGの信頼性を向上させることができる。
また、本実施の形態では、更に以下のような特徴を有していることがより好ましい。
すなわち、半導体チップCP1の表面(主面)において、パッド電極P1aは、半導体チップCP2と対向する辺SD3側に配置され、半導体チップCP2の表面(主面)において、パッド電極P2aは、半導体チップCP1と対向する辺SD5側に配置されていることが好ましい。すなわち、パッド電極P1aは、半導体チップCP1の表面(主面)の外周部において、半導体チップCP2と対向する辺SD3側に配置され、パッド電極P2aは、半導体チップCP2の表面(主面)の外周部において、半導体チップCP1と対向する辺SD5側に配置されていることが好ましい。これにより、半導体チップCP1のパッド電極P1aと半導体チップCP2のパッド電極P2aとが対向することになるため、半導体チップCP1のパッド電極P1aと半導体チップCP2のパッド電極P2aとをワイヤBW1で接続しやすくなる。従って、半導体チップCP1のパッド電極P1aと半導体チップCP2のパッド電極P2aとを、ワイヤBW1を介して容易かつ的確に接続することができるようになる。
また、半導体チップCP1の表面(主面)において、パッド電極P1bは、半導体チップCP2と対向する辺SD3以外の辺側に配置されていることが好ましい。すなわち、パッド電極P1bは、半導体チップCP1の表面(主面)の外周部において、半導体チップCP2と対向する辺SD3以外の辺側に配置されていることが好ましい。つまり、パッド電極P1bは、半導体チップCP1の表面(主面)において、辺SD3側には配置せず、辺SD1,SD2,SD4のいずれかに配置することが好ましい。これにより、半導体チップCP1のパッド電極P1bとリードLD1とをワイヤBW2で接続しやすくなる。従って、半導体チップCP1のパッド電極P1bとリードLD1とを、ワイヤBW2を介して容易かつ的確に接続することができるようになる。なお、図2、図3、図9および図20などの場合は、パッド電極P1bは、半導体チップCP1の表面(主面)において、辺SD2側と辺SD4側とにそれぞれ配置されている。
従って、半導体チップCP1の表面(主面)において、パッド電極P1aは、半導体チップCP2と対向する辺SD3側に配置し、パッド電極P1bは、辺SD3以外の辺側に配置し、半導体チップCP2の表面(主面)において、パッド電極P2aは、半導体チップCP1と対向する辺SD5側に配置することが、より好ましい。これにより、半導体チップCP2のパッド電極P2aを、ワイヤBW1、半導体チップCP1のパッド電極P1a、内部配線NH、パッド電極P1bおよびワイヤBW2を介して、リードLD1に容易かつ的確に接続することができるようになる。
また、半導体チップCP1の辺SD2側に配置されたパッド電極P1bは、封止部MRの側面(辺)MRc2に配置されたリードLD1に、ワイヤBW2を介して電気的に接続されていることが好ましい。また、半導体チップCP1の辺SD4側に配置されたパッド電極P1bは、封止部MRの側面(辺)MRc4に配置されたリードLD1に、ワイヤBW2を介して電気的に接続されていることが好ましい。また、もしも半導体チップCP1の辺SD1側に配置されたパッド電極P1bがあれば、そのパッド電極P1bは、封止部MRの側面(辺)MRc1に配置されたリードLD1に、ワイヤBW2を介して電気的に接続されていることが好ましい。すなわち、ワイヤBW2を介して互いに電気的に接続されたパッド電極P1bとリードLD1とについて、そのパッド電極P1bが配置された半導体チップCP1の辺に沿った(対向する)封止部MRの側面(辺)に、リードLD1が配置されていることが好ましい。これにより、半導体チップCP1のパッド電極P1bとリードLD1とをワイヤBW2で接続しやすくなる。従って、半導体チップCP1のパッド電極P1bとリードLD1とを、ワイヤBW2を介して容易かつ的確に接続することができるようになる。
また、本実施の形態の半導体装置PKGにおいては、パッド電極P2a、ワイヤBW1、パッド電極P1a、内部配線NH、パッド電極P1b、ワイヤBW2およびリードLD1からなる導電経路は、1つ以上設けられているが、複数設けることもでき、その場合、半導体チップCP1において複数の辺(ここでは辺SD2,SD4)に、それぞれパッド電極P1bを配置することもできる。そうすることにより、半導体装置PKGの複数の側面(ここでは側面MRc2,MRc4)に、それぞれリードLD1を配置することができるようになる。
また、本実施の形態では、半導体チップCP1において、パッド電極P1a,P1b間を電気的に接続する内部配線NHは、半導体チップCP1の外周に沿って形成されていることが好ましい。また、半導体チップCP1にはシールリングSRが形成されていることが好ましいが、半導体チップCP1にシールリングSRを形成した場合には、パッド電極P1a,P1b間を電気的に接続する内部配線NHは、半導体チップCP1において、シールリングSRの内側に、シールリングSRに沿って形成されていることが好ましい(図21、図27および図28参照)。
これにより、半導体チップCP1に種々の回路(ここでは制御回路CLC、パワーMOSFETQ1およびセンスMOSFETQ2)を形成するのに、パッド電極P1a,P1b間を電気的に接続する内部配線NHが邪魔になるのを防止することができる。このため、半導体チップCP1にパッド電極P1a,P1bとパッド電極P1a,P1b間を電気的に接続する内部配線NHとを設けたことに伴う半導体チップCP1の面積の増加を抑制することができる。従って、半導体チップCP1の小型化(小面積化)を図ることができ、ひいては、半導体装置PKGの小型化を図ることができる。また、半導体チップCP1の小型化(小面積化)を図ることができることで、半導体チップCP1の製造コストを低減することができ、ひいては半導体装置PKGの製造コストを低減することができる。
また、半導体チップCP1において、パッド電極P1a,P1b間を接続する内部配線NH(第1配線)が、配線M2A(第3配線)と配線M2Aよりも下層の配線M1A(第4配線)とを含む場合は、配線M2Aの厚み(T2)は、配線M1Aの厚み(T1)よりも大きく、かつ、配線M1Aの幅(W1)は、配線M2Aの幅(W2)よりも大きいことが好ましい(上記図27〜図29参照)。ここで、配線M2Aは、パッド電極P1aまたはパッド電極P1bと同層に形成されている。配線M2Aに比べて厚みが小さな配線M1Aについては、配線M1Aの幅W1を大きくすることにより、配線M1Aの抵抗(配線抵抗)を抑制し、配線M1Aに比べて厚みが大きな配線M2Aについては、配線M2Aの幅W2を小さくすることで、配線M2Aを配置するのに要する平面領域の面積を抑制することができる。これにより、パッド電極P1aとパッド電極P1bとの間を、低抵抗で電気的に接続することができるとともに、半導体チップCP1の小型化(小面積化)を図ることができる。
<変形例>
次に、本実施の形態の半導体装置PKGの変形例について説明する。
図35は、本実施の形態の半導体装置PKGの変形例を示す部分拡大平面透視図であり、上記図9に相当するものである。図36は、本実施の形態の半導体装置PKGの変形例を示す回路図(回路ブロック図)であり、上記図19に相当するものである。ここで、図35および図36に示される変形例の半導体装置PKGを、以下では符号PKG1を付して半導体装置PKG1と称することとする。
図35および図36に示される変形例の半導体装置PKG1は、次の点が、これまでに説明した上記半導体装置PKGと相違している。
すなわち、上記半導体装置PKGでは、半導体チップCP1のパッド電極P1のうち、半導体チップCP2のパッド電極P2にワイヤBWを介して電気的に接続されたパッド電極P1は、いずれもパッド電極P1aであり、半導体チップCP1内の回路には電気的に接続されず、内部配線NH、パッド電極P1bおよびワイヤBW2を介してリードLD1に電気的に接続されていた。
それに対して、図35および図36に示される変形例の半導体装置PKG1では、半導体チップCP1のパッド電極P1のうち、半導体チップCP2のパッド電極P2にワイヤBWを介して電気的に接続されたパッド電極P1には、パッド電極P1aとパッド電極P1cとがある。ここで、パッド電極P1aは、半導体チップCP1の内部配線NHを介してパッド電極P1に電気的に接続されているが、パッド電極P1cは、半導体チップCP1の内部配線(NH1)を介して、半導体チップCP1に形成されているいずれかの回路(ここでは上記制御回路CLC)に電気的に接続されている。半導体チップCP1において、パッド電極P1cと半導体チップCP1内の回路(ここでは上記制御回路CLC)とを電気的に接続する内部配線(NH1)は、上記配線M1,M2により形成することができる。
なお、半導体チップCP2のパッド電極P2のうち、ワイヤBW(BW1)を介して半導体チップCP1のパッド電極P1aに電気的に接続されたパッド電極P2がパッド電極P2aに対応し、ワイヤBW(BW3)を介して半導体チップCP1のパッド電極P1cに電気的に接続されたパッド電極P2がパッド電極P2cに対応している。また、ワイヤBWうち、半導体チップCP2のパッド電極P2aと半導体チップCP1のパッド電極P1aとを電気的に接続するワイヤBWがワイヤBW1に対応し、半導体チップCP2のパッド電極P2cと半導体チップCP1のパッド電極P1cとを電気的に接続するワイヤBWが、ワイヤBW3に対応している。
すなわち、図35および図36に示される変形例の半導体装置PKG1では、半導体チップCP2のパッド電極P2aが、ワイヤBW1を介して半導体チップCP1のパッド電極P1aに電気的に接続され、更に半導体チップCP1の内部配線NHを介して半導体チップCP1のパッド電極P1bに電気的に接続され、更にワイヤBW2を介してリードLD1に電気的に接続されている。すなわち、変形例の半導体装置PKG1においては、パッド電極P2a、ワイヤBW1、パッド電極P1a、内部配線NH、パッド電極P1b、ワイヤBW2およびリードLD1からなる導電経路が、1つ以上設けられており、図35および図36の場合は4つ設けられている。
更に、変形例の半導体装置PKG1では、半導体チップCP2のパッド電極P2cが、ワイヤBW3を介して半導体チップCP1のパッド電極P1cに電気的に接続され、更に半導体チップCP1の内部配線(NH1)を介して半導体チップCP1内の回路(ここでは上記制御回路CLC)に電気的に接続されている。すなわち、変形例の半導体装置PKG1においては、半導体チップCP2のパッド電極P2cからワイヤBW3、パッド電極P1cおよび半導体チップCP1の内部配線(NH1)を経由して半導体チップCP1内の回路(ここでは上記制御回路CLC)に至る導電経路が、1つ以上設けられており、図35および図36の場合は2つ設けられている。
つまり、上記実施の形態の半導体装置PKGにおいて、半導体チップCP2のパッド電極P2cから、パッド電極P2c,P1c間を接続するワイヤBW3、半導体チップCP1のパッド電極P1cおよび半導体チップCP1の内部配線(NH1)を経由して半導体チップCP1内の回路(ここでは制御回路CLC)に至る導電経路を追加したものが、変形例の半導体装置PKG1に対応している。
変形例の半導体装置PKG1の他の構成は、上記半導体装置PKGとほぼ同様である。
このような変形例の半導体装置PKG1においても、上記半導体装置PKGと同様に、半導体チップCP2のパッド電極P2aから、ワイヤBW1、半導体チップCP1のパッド電極P1a、内部配線NH、パッド電極P1b、およびワイヤBW2を経由してリードLD1に至る導電経路を設けていることにより、上記半導体装置PKGとほぼ同様の効果を得ることができる。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
その他、上記実施の形態に記載された内容の一部を以下に記載する。
[付記1]
(a)第1パッド、第2パッド、および前記第1パッドと前記第2パッドとを電気的に接続する第1配線を有する第1半導体チップと、第3パッドを有する第2半導体チップとを、チップ搭載部上に並んで配置する工程、
(b)前記第2半導体チップの前記第3パッドと前記第1半導体チップの前記第1パッドとを第1ワイヤを介して電気的に接続し、前記第1半導体チップの前記第2パッドと第1リードとを第2ワイヤを介して電気的に接続する工程、
(c)前記第1および第2半導体チップ、前記第1リードの一部、および前記第1および第2ワイヤを封止する封止体を形成する工程、
を有し、
前記第1リードと前記第1半導体チップとの間の距離は、前記第1リードと前記第2半導体チップとの間の距離よりも小さく、
前記第1パッド、前記第2パッドおよび前記第1配線は、前記第1半導体チップ内に形成されているいずれの回路とも電気的に接続されていない、半導体装置の製造方法。
[付記2]
付記1の半導体装置の製造方法において、
前記第1半導体チップは、裏面電極を有し、
前記(a)工程では、前記第1半導体チップの前記裏面電極が、導電性の第1接合材を介して前記チップ搭載部に接合され、前記第2半導体チップの裏面が、絶縁性の第2接合材を介して前記チップ搭載部に接合される、半導体装置の製造方法。
[付記3]
付記2の半導体装置の製造方法において、
前記(a)工程では、前記第1半導体チップの前記裏面電極を前記第1接合材を介して前記チップ搭載部に接合した後で、前記第2半導体チップの裏面を前記第2接合材を介して前記チップ搭載部に接合する、半導体装置の製造方法。
[付記4]
付記3の半導体装置の製造方法において、
前記第1半導体チップは、パワートランジスタと、前記パワートランジスタを制御する制御回路とを含み、
前記第2半導体チップは、前記第1半導体チップを制御するための半導体チップである、半導体装置の製造方法。
1 半導体基板
2 フィールド絶縁膜
3 p型の半導体領域
4 n型の半導体領域
5 p型の半導体領域
6 溝
7 ゲート絶縁膜
8 ゲート電極
9,11 層間絶縁膜
10,12 プラグ
13 保護膜
14 開口部
BAT 電源
BD1,BD2 接合材
BE 裏面電極
BW,BW1,BW2,BW3 ワイヤ
CLC 制御回路
CP1,CP2,CP101 半導体チップ
DP ダイパッド
DP1,DP2,DP3,DP4 辺
ES 延長線
LD,LD1 リード
LF リードフレーム
LOD 負荷
M1,M2,M1A,M2A 配線
M1S1,M1S2,M2S1,M2S2 ソース配線
MR 封止部
MRa 上面
MRb 下面
MRc1,MRc2,MRc3,MRc4 側面
NH,NH1 内部配線
P1,P1a,P1b,P1c,P2,P2a,P2c パッド電極
P1a1,P1a2,P1a3,P1a4,P1a5,P1a6 パッド電極
P1b1,P1b2,P1b3,P1b4,P1b5,P1b6 パッド電極
P1S ソース用パッド電極
PKG,PKG1,PKG101 半導体装置
Q1 パワーMOSFET
Q2 センスMOSFET
REG レギュレータ
RG1 パワーMOSFET形成領域
RG2 センスMOSFET形成領域
RG3 領域
RG4 制御回路形成領域
SD1,SD2,SD3,SD4,SD5,SD6,SD7,SD8 辺
SR シールリング
SR1,SR1a,SR2,SR2a 金属パターン
TE1,TE2,TE3,TE4,TE5 端子
TL 吊りリード
YG 矢印

Claims (9)

  1. 第1半導体チップと、
    第2半導体チップと、
    複数のリードと、
    複数のワイヤと、
    前記第1および第2半導体チップ、前記複数のリードのそれぞれの一部、および前記複数のワイヤを封止する封止体と、
    を備える半導体装置であって、
    前記第1および第2半導体チップを搭載するチップ搭載部を更に有し、
    前記第1半導体チップと前記第2半導体チップとは、前記チップ搭載部上に並んで配置され、
    前記第1半導体チップは、第1パッド、第2パッド、および前記第1パッドと前記第2パッドとを電気的に接続する第1配線を有し、
    前記第2半導体チップは、第3パッドを有し、
    前記第1パッドは、前記第1半導体チップの主面において、前記第2半導体チップと対向する第1の辺側に配置され、
    前記第3パッドは、前記第2半導体チップの主面において、前記第1半導体チップと対向する第2の辺側に配置され、
    前記第2半導体チップの前記第3パッドと、前記第1半導体チップの前記第1パッドとは、前記複数のワイヤのうちの第1ワイヤを介して電気的に接続され、
    前記第1半導体チップの前記第2パッドは、前記複数のリードのうちの第1リードと、前記複数のワイヤのうちの第2ワイヤを介して電気的に接続され、
    前記第1リードと前記第1半導体チップとの間の距離は、前記第1リードと前記第2半導体チップとの間の距離よりも小さく、
    前記第1パッド、前記第2パッドおよび前記第1配線は、前記第1半導体チップ内に形成されているいずれの回路とも電気的に接続されておらず、
    前記第1配線は、前記第1半導体チップの外周に沿って形成されており、
    前記第1配線は、第3配線と、前記第3配線よりも下層の第4配線とを含み、
    前記第3配線の厚みは、前記第4配線の厚みよりも大きく、
    前記第4配線の幅は、前記第3配線の幅よりも大きく、
    前記第3配線は、前記第1パッドまたは前記第2パッドと同層に形成されている、半導体装置。
  2. 請求項1記載の半導体装置において
    記封止体は、前記チップ搭載部の一部を封止し、
    前記複数のリードは、前記チップ搭載部の周囲に配置されている、半導体装置。
  3. 請求項2記載の半導体装置において、
    前記第1半導体チップは、複数の回路を含み、
    前記第2半導体チップは、前記第1半導体チップを制御するための半導体チップである、半導体装置。
  4. 請求項2記載の半導体装置において、
    前記第1半導体チップは、パワートランジスタと、前記パワートランジスタを制御する制御回路とを含み、
    前記第2半導体チップは、前記第1半導体チップを制御する、半導体装置。
  5. 請求項1記載の半導体装置において
    記第1半導体チップは裏面電極を有し、
    前記第1半導体チップの前記裏面電極が、導電性の第1接合材を介して前記チップ搭載部に接合され、
    前記第2半導体チップの裏面が、絶縁性の第2接合材を介して前記チップ搭載部に接合されている、半導体装置。
  6. 請求項記載の半導体装置において、
    前記第2パッドは、前記第1半導体チップの主面において、前記第1の辺以外の第3の辺側に配置されている、半導体装置。
  7. 請求項記載の半導体装置において、
    前記第1リードは、前記封止体において、前記第1半導体チップの前記第3の辺に沿った第1の側面側に配置されている、半導体装置。
  8. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1半導体チップは、第4パッドを更に有し、
    前記第2半導体チップは第5パッドを更に有し、
    前記第2半導体チップの前記第5パッドと、前記第1半導体チップの前記第4パッドとは、前記複数のワイヤのうちの第3ワイヤを介して電気的に接続され、
    前記第1半導体チップの前記第4パッドは、前記第1半導体チップ内に形成された第2配線を介して、前記第1半導体チップ内の回路に電気的に接続されている、半導体装置。
  9. 請求項1記載の半導体装置において、
    前記第1半導体チップには、シールリングが形成されており、
    前記第1配線は、前記第1半導体チップにおいて、前記シールリングの内側に、前記シールリングに沿って形成されている、半導体装置。
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