JP7400293B2 - Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7400293B2 JP7400293B2 JP2019175304A JP2019175304A JP7400293B2 JP 7400293 B2 JP7400293 B2 JP 7400293B2 JP 2019175304 A JP2019175304 A JP 2019175304A JP 2019175304 A JP2019175304 A JP 2019175304A JP 7400293 B2 JP7400293 B2 JP 7400293B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- solder
- semiconductor chip
- region
- die pad
- 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
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 270
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 43
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 163
- 239000005871 repellent Substances 0.000 claims description 119
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 230000002940 repellent Effects 0.000 claims description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 35
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 20
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 20
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 7
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 5
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 26
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 21
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N Maleimide Chemical compound O=C1NC(=O)C=C1 PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QLTBJHSQPNVBLW-UHFFFAOYSA-N [Bi].[In].[Ag].[Sn] Chemical compound [Bi].[In].[Ag].[Sn] QLTBJHSQPNVBLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JVCDUTIVKYCTFB-UHFFFAOYSA-N [Bi].[Zn].[Sn] Chemical compound [Bi].[Zn].[Sn] JVCDUTIVKYCTFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQIJHIWFHSVPMH-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Ag].[Sn] Chemical compound [Cu].[Ag].[Sn] PQIJHIWFHSVPMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical class C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 229910000969 tin-silver-copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/4912—Layout
- H01L2224/49171—Fan-out arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means 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
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
- H01L2224/83192—Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/8338—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
- H01L2224/83385—Shape, e.g. interlocking features
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
- H01L2224/92—Specific sequence of method steps
- H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
- H01L2224/9222—Sequential connecting processes
- H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
- H01L2224/92247—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Landscapes
- Die Bonding (AREA)
- Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)
Description
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device.
半導体装置は、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等の半導体チップを含んでいる。また、半導体装置の小型化及びインテリジェント化を目的として、インテリジェントパワースイッチ等の半導体装置がある。インテリジェントパワースイッチは、縦型パワー半導体素子を含むトランジスタ部と、この縦型パワー半導体素子の制御・保護用回路を構成する横型半導体素子を含む制御回路部とを設けた半導体チップを搭載したものである(例えば、特許文献1参照)。 The semiconductor device includes, for example, a semiconductor chip such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). In addition, there are semiconductor devices such as intelligent power switches for the purpose of making semiconductor devices smaller and more intelligent. An intelligent power switch is equipped with a semiconductor chip that includes a transistor section that includes a vertical power semiconductor element, and a control circuit section that includes a horizontal semiconductor element that constitutes a control and protection circuit for the vertical power semiconductor element. (For example, see Patent Document 1).
このような半導体装置では、温度差が大きい温度変化が生じる環境下でも高い信頼性が得られるために、半導体チップとダイパッドとを接合するはんだの強度を高め、半導体チップの剥離等を防ぐ必要がある。このため、はんだ量を増やしてはんだを厚くして、はんだの強度を高め、半導体装置の温度変化に対する信頼性の向上が図られている(例えば、特許文献2参照)。 In order to achieve high reliability in such semiconductor devices even in environments with large temperature differences and temperature changes, it is necessary to increase the strength of the solder that joins the semiconductor chip and the die pad to prevent the semiconductor chip from peeling off. be. For this reason, attempts have been made to increase the amount of solder and make the solder thicker to increase the strength of the solder and improve the reliability of semiconductor devices against temperature changes (for example, see Patent Document 2).
半導体装置の小型化並びに半導体チップのサイズの縮小化に伴い、はんだの塗布領域も縮小化が必要となる。しかし、はんだの強度を高めるためにはんだを厚くするとその分はんだの量が増加してしまい、塗布領域も広がり、半導体装置の小型化が進まない。 With the miniaturization of semiconductor devices and the reduction in the size of semiconductor chips, the area to which solder is applied also needs to be reduced. However, if the solder is made thicker in order to increase the strength of the solder, the amount of solder increases accordingly, and the application area also becomes wider, which hinders the miniaturization of semiconductor devices.
また、はんだを厚くするとその厚さにばらつきが生じやすくなる。これに伴い、はんだに搭載される半導体チップも傾いてしまうおそれがある。傾いた半導体チップに対してボンディングワイヤをボンディングするとボンディングのための超音波が半導体チップに適切に伝わらず、ワイヤを確実に接合することができず、ボンディングワイヤの剥離等が生じやすくなる。 Additionally, thicker solder tends to cause variations in its thickness. As a result, the semiconductor chip mounted on the solder may also be tilted. When a bonding wire is bonded to a tilted semiconductor chip, ultrasonic waves for bonding are not properly transmitted to the semiconductor chip, the wire cannot be reliably bonded, and the bonding wire is likely to peel off.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、はんだの厚さの増大を抑制しつつ、信頼性を維持することができる半導体装置及び半導体装置の製造方法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 and a method for manufacturing a semiconductor device that can maintain reliability while suppressing an increase in solder thickness. do.
本発明の一観点によれば、平面視で一端部に構成されるトランジスタを備えるトランジスタ部と残りの部分に構成される制御回路を備える制御回路部とを含む半導体チップと、おもて面の接合領域に前記半導体チップが接合されるダイパッドと、前記半導体チップの裏面と前記接合領域との間に設けられ、前記半導体チップと前記接合領域とを接合するはんだと、を有し、前記はんだは、平面視で前記トランジスタ部に重複する第1部分と前記制御回路部のみに重複し、空洞部を含む第2部分とを備える、半導体装置を提供する。 According to one aspect of the present invention, there is provided a semiconductor chip including a transistor portion including a transistor configured at one end in a plan view, and a control circuit portion including a control circuit configured in the remaining portion; a die pad to which the semiconductor chip is bonded to a bonding area; and a solder provided between a back surface of the semiconductor chip and the bonding area to bond the semiconductor chip and the bonding area, the solder being A semiconductor device is provided, comprising a first portion that overlaps the transistor section in a plan view, and a second portion that overlaps only the control circuit section and includes a cavity.
本発明の一観点によれば、平面視で一端部に構成されるトランジスタを備えるトランジスタ部と残りの部分に構成される制御回路を備える制御回路部とを含む半導体チップと、前記半導体チップが接合される接合領域がおもて面に設定されたダイパッドとを用意する用意工程と、前記半導体チップの前記制御回路部の裏面、または、前記ダイパッドの前記接合領域の前記半導体チップの前記制御回路部に対応する領域のいずれかのみに撥水領域を形成する撥水処理工程と、前記ダイパッドにはんだを介して前記半導体チップを接合する工程と、を有する半導体装置の製造方法を提供する。 According to one aspect of the present invention, the semiconductor chip is bonded to a semiconductor chip including a transistor portion including a transistor configured at one end in plan view and a control circuit portion including a control circuit configured in the remaining portion. a die pad having a bonding area set on the front surface thereof; and a step of preparing a die pad having a bonding area set on the front surface thereof; Provided is a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a water repellent treatment step of forming a water repellent region only in one of the regions corresponding to the above, and a step of bonding the semiconductor chip to the die pad via solder.
本発明の一観点によれば、平面視で一端部に構成されるトランジスタを備えるトランジスタ部と残りの部分に構成される制御回路を備える制御回路部とを含む半導体チップと、おもて面の接合領域に前記半導体チップが接合されるダイパッドと、前記半導体チップの裏面と前記接合領域との間に設けられ、前記半導体チップと前記接合領域とを接合するはんだと、を有し、前記はんだは、平面視で前記トランジスタ部に重複する第1部分と前記制御回路部に重複し、はんだの空隙率が前記第1部分よりも大きい第2部分とを備える、半導体装置を提供する。 According to one aspect of the present invention, there is provided a semiconductor chip including a transistor portion including a transistor configured at one end in a plan view, and a control circuit portion including a control circuit configured in the remaining portion; a die pad to which the semiconductor chip is bonded to a bonding area; and a solder provided between a back surface of the semiconductor chip and the bonding area to bond the semiconductor chip and the bonding area, the solder being A semiconductor device is provided, comprising a first portion that overlaps the transistor portion in a plan view, and a second portion that overlaps the control circuit portion and has a larger porosity of solder than the first portion.
上記構成の半導体装置及び半導体装置の製造方法は、はんだの厚さの増大を抑制しつつ、信頼性を維持することができる。 The semiconductor device and the method for manufacturing the semiconductor device having the above configuration can maintain reliability while suppressing increase in solder thickness.
[第1の実施の形態]
以下、図面を参照して、第1の実施の形態の半導体装置について、図1~図3を用いて説明する。図1は、第1の実施の形態の半導体装置の外観を説明するための図である。図2は、第1の実施の形態の半導体装置の透視的平面図であり、図3は、第1の実施の形態の半導体装置の側断面図である。なお、図2は、図1の半導体装置10の平面図を透視的に示している。また、図3(A)は、図2の一点鎖線X1-X1による断面図、図3(B)は、図2の一点鎖線X2-X2による断面図をそれぞれ表している。
[First embodiment]
Hereinafter, a semiconductor device according to a first embodiment will be described using FIGS. 1 to 3 with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining the appearance of a semiconductor device according to a first embodiment. FIG. 2 is a perspective plan view of the semiconductor device of the first embodiment, and FIG. 3 is a side sectional view of the semiconductor device of the first embodiment. Note that FIG. 2 shows a perspective plan view of the
また、第1,第2の実施の形態において、おもて面とは、図1の半導体装置10が上側を向いた面であり、例えば、図2のダイパッド20において半導体チップ50が搭載された面がおもて面である。裏面とは、図1の半導体装置10において、下側を向いた面を表す。例えば、図3のダイパッド20において半導体チップ50が搭載された面の反対側の面が裏面である。これらの図以外でもおもて面及び裏面は同様の方向性を意味する。
Further, in the first and second embodiments, the front surface is the surface on which the
半導体装置10は、ダイパッド20と複数の接続端子30とダイパッド20上にはんだ40を介して配置された半導体チップ50と半導体チップ50及び接続端子30を電気的に接続する複数のボンディングワイヤ60とを備えている。半導体装置10は、これらの部材が封止部材70により略立方体状に封止されて構成されている。半導体装置10は、少なくとも、1つのダイパッド20と1つの半導体チップ50があればよい。このような構成を有する半導体装置10は、封止側面71,72の長さは2.5mm以上、6mm以下、厚さは0.5mm以上、2mm以下である。
The
ダイパッド20は、熱伝導性に優れたアルミニウム、鉄、銀、銅、または、少なくともこれらの一種を含む合金等の金属により構成されている。また、ダイパッド20のおもて面には、後述するように、半導体チップ50が接合される接合領域21(後述)が設定されている。さらに、この接合領域21には、撥水領域23(図3(B))が形成されている。撥水領域23は、ダイパッド20の接合領域21の中で、撥水領域23以外の領域と比べてはんだ濡れ性が悪い領域である。そのため、ダイパッド20の接合領域21に、後述するようにはんだ40が塗布されると、はんだ溶融した時に撥水領域23でははんだ40を弾き、撥水領域23以外の接合領域21にはんだ40が流れる。このため、ダイパッド20の接合領域21の全面にはんだ40を塗布すると、はんだ40を溶融させた後には撥水領域23以外の領域にははんだ40が存在するものの、撥水領域23上にははんだ40が存在せず、空隙(空洞部43)が生成される。なお、図2では、半導体チップ50の制御回路部52に対向するはんだ40に含まれる空洞部43の位置を破線で示している。
The
ダイパッド20の対向する短辺には、切り落とされたフレーム部(後述)からダイパッド20を支持していた吊りピン部22が構成されている。吊りピン部22は、ダイパッド20の対向するそれぞれの短辺に、2つずつ形成されていてよい。このようなダイパッド20の裏面は、図示は省略するものの、封止部材70の裏面側にあたる封止主面から表出されて、封止主面と同一平面を成している。また、ダイパッド20の吊りピン部22の端面は封止部材70の対向する2つの封止側面72から露出している。
A hanging
接続端子30は、ボンディングワイヤ60が接合される平板状であって、平面視でT字型あるいはI字型を成している(なお、図2では、T字型の場合を示している)。接続端子30は、ダイパッド20を挟んだ両側にそれぞれ4つずつ配列している。なお、接続端子30の個数は一例であって、この場合に限らない。さらに、接続端子30は、図示を省略するものの、その裏面が封止部材70の封止主面から表出し、封止主面及びダイパッド20の裏面と同一平面を成している。このような接続端子30は、導電性に優れた銅あるいは銅合金等の金属により構成されている。そして、耐食性を向上させるために、例えば、すず、銀、すず合金または銀合金により構成される材料をめっき膜とするめっき処理等により表面に形成されている。
The
はんだ40は、例えば、錫-銀-銅からなる合金、錫-亜鉛-ビスマスからなる合金、錫-銅からなる合金、錫-銀-インジウム-ビスマスからなる合金のうち少なくともいずれかの合金を主成分とする鉛フリーはんだにより構成される。さらに、ニッケル、ゲルマニウム、コバルトまたはシリコン等の添加物が含まれてもよい。また、はんだ40は、後の図8に示されるように、第1部分41と第2部分42とを含んでいる。
For example, the
半導体チップ50は、例えば、シリコンまたは炭化シリコンから構成された、IGBT、パワーMOSFET等のスイッチング素子を含むトランジスタ部51を含んでいる。このような半導体チップ50は、例えば、裏面に主電極として入力電極(ドレイン電極またはコレクタ電極)を、おもて面に、制御電極(ゲート電極)及び主電極として出力電極(ソース電極またはエミッタ電極)をそれぞれ備えている。半導体チップ50は、さらに、このようなスイッチング素子をそれぞれ制御するための制御回路を含む制御回路部52を含んでいる。半導体チップ50は、例えば、図2に示されるように、平面視で一端部にトランジスタ部51が、残りの部分に制御回路部52がそれぞれ構成されている。また、このような半導体チップ50の長辺は、1.5cm以上、4cm以下、短辺は、1cm以上、3.2cm以下である。
The
上記の半導体チップ50は、その裏面側がダイパッド20上にはんだ40により接合されている。この際、はんだ40は、平面視で半導体チップ50のトランジスタ部51に重複する第1部分41(図3(A))と、半導体チップ50の制御回路部52に重複し、空洞部43を含む第2部分42(図3(B))とを備える。また、このようにして半導体チップ50とダイパッド20とを接合するはんだ40の厚さは、10μm以上、100μm以下である。さらに、好ましくは、20μm以上、100μm以下である。この範囲より薄すぎても、厚すぎてもはんだ40の強度が低下し、半導体チップ50の剥離が生じやすくなる。
The back side of the
ボンディングワイヤ60は、導電性に優れたアルミニウム、銅等の金属、または、少なくともこれらの一種を含む合金等により構成されている。なお、半導体装置10のボンディングワイヤ60では、銅または銅合金により構成されている。また、この径は、100μm以上、1mm以下であることが好ましい。また、ボンディングワイヤ60に替えて、板状のリードフレームまたは薄帯状のリボン等の接続部材を用いてもよい。封止部材70は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
The
次に、このような半導体装置10の製造方法について、図4~図10並びに図1~図3を用いて説明する。図4は、第1の実施の形態の半導体装置の製造方法を示すフローチャートであり、図5は、第1の実施の形態の半導体装置の製造方法を説明するための図である。図6は、第1の実施の形態の半導体装置の製造方法に含まれるリードフレームのセット工程を説明するための図であり、図7は、第1の実施の形態の半導体装置の製造方法に含まれる撥水処理工程を説明するための図である。図8は、第1の実施の形態の半導体装置の製造方法に含まれるはんだ塗布工程を説明するための図であり、図9は、第1の実施の形態の半導体装置の製造方法に含まれる半導体チップセット工程を説明するための図である。図10は、第1の実施の形態の半導体装置の製造方法に含まれる封止工程を説明するための図である。図5は、図7及び図9の一点鎖線X-Xによる断面図をそれぞれ表している。図6~図10は、平面の要部をそれぞれ表している。
Next, a method for manufacturing such a
[ステップS1] ダイパッド20及び接続端子30を含むリードフレーム(後述)、半導体チップ50、封止部材70等を予め用意する。半導体チップ50及び封止部材70については既述のものを用意する。リードフレームは、例えば、銅または銅合金により構成される。
[Step S1] A lead frame (described later) including a
[ステップS2] リードフレームを所定位置にセットする。例えば、図6に示すリードフレーム80は、ダイパッド20が吊りピン部22を介して接続された一対のフレーム部81と、一対のフレーム部81を接続すると共に、複数の接続端子30が接続されているタイバー82とを有している。このようにリードフレーム80は、ダイパッド20と複数の接続端子30とが一体となっている。このようなリードフレーム80は、所定の金型で金属板を打ち抜くことで形成することができる。
[Step S2] Set the lead frame at a predetermined position. For example, the
[ステップS3] リードフレーム80に含まれるダイパッド20の接合領域21に、例えば、図7に示されるように、撥水処理を行って撥水領域23を形成する。撥水領域23は、後に接合領域21に半導体チップ50を接合させた際の制御回路部52に対応する領域に形成される。また、ダイパッド20の撥水領域23の表面粗さは、他の接合領域21の表面粗さよりも粗く構成されてもよい。このような撥水領域23は、例えば、図5(A)に示されるように当該領域にレーザー加工により形成される。レーザー加工により、表面粗さを粗くすることができる。または、大気中あるいは酸素中でレーザー加工することにより、当該領域に酸化膜を形成してもよい。または、ポリイミド等の樹脂を塗布してもよい。
[Step S3] Water repellent treatment is performed on the
[ステップS4] リードフレーム80に含まれるダイパッド20の撥水領域23を含む接合領域21の全面に、図8に示されるように、はんだ40を塗布する。この際のはんだ40は、後に半導体チップ50を接合した際にトランジスタ部51と重複する第1部分41と、同様に制御回路部52と重複する第2部分42とに便宜的に分けられる。なお、図8には、第2部分42に撥水領域23に対応する箇所を破線で示している。
[Step S4] As shown in FIG. 8,
[ステップS5] リードフレーム80に含まれるダイパッド20上に塗布されたはんだ40上に半導体チップ50を位置合わせし(図5(B))、加熱しながら半導体チップ50をはんだ40に接合してダイパッド20側に押圧してセットする。はんだ40(第1部分41)により半導体チップ50のトランジスタ部51はダイパッド20に接合する。一方、はんだ40(第2部分42)は、ダイパッド20の接合領域21の撥水領域23を十分に濡らすことができず、また、撥水領域23以外の接合領域21は十分に濡らすことができる。このため、はんだ40(第2部分42)は、図5(C)に示されるように、撥水領域23に対向する箇所には空洞部43を含んで、半導体チップ50の制御回路部52とダイパッド20とを接合する。この際のはんだ40の厚さは、10μm以上、100μm以下である。なお、図9には、半導体チップ50の制御回路部52に空洞部43に対応する箇所を破線で示している。
[Step S5] The
仮に、半導体チップ50とダイパッド20とを接合するはんだ40の第2部分42が空洞部43を含んでいない場合には、熱サイクルにより、はんだ40に熱応力が発生してはんだ40の角部にクラックが発生してしまう。これにより、半導体装置10の信頼性の低下を招いてしまう。はんだ40の角部のクラックの発生を抑制するためにはんだ40を厚くすることが考えられる。はんだ40を厚くすると、はんだ40に対するクラックの発生は抑制されるものの、既述の通り、はんだ40の厚さが不均一になってはんだ40に配置される半導体チップ50が傾くおそれがあり、また、はんだ量の増加に伴い小型化が難しくなる。
If the
一方、第1の実施の形態のように半導体チップ50とダイパッド20とを接合するはんだ40の第2部分42が空洞部43を含むことで、はんだ40の角部のクラックの発生を抑制することができる。空洞部43を含まないはんだ40の対角線の長さに比べて、空洞部43の縁部からはんだ40の角部までの長さ(図9中の破線矢印)は短くなる。このため、熱サイクルによるはんだ40に対して生じる熱応力を低減でき、はんだ40の角部のクラックの発生が防止される。したがって、このようなはんだ40は厚さを薄くすることができ、半導体装置10の小型化を図ることができる。また、はんだ40の厚さのばらつきも抑えることができるため、はんだ40上に接合される半導体チップ50の傾きも抑制される。このため、半導体チップ50に対するワイヤボンディングを適切に行うことが可能となる。したがって、半導体装置10の信頼性が維持されるようになる。また、半導体チップ50では、トランジスタ部51の方が制御回路部52よりも発熱量が大きい。特に近年はトランジスタ部51で炭化シリコンが適用される場合が増えている。炭化シリコンが用いられた半導体素子は、シリコンが用いられた場合に比べて多くの電流を流すために発熱量も増加する。このため、半導体チップ50のトランジスタ部51は高い放熱性が求められ、はんだ40の第1部分41に空洞部43を含ませることは好ましくない。このため、空洞部43は、はんだ40の第1部分41ではなく、第2部分42内に含ませることが望まれる。
On the other hand, since the
なお、はんだ40の第2部分42に含まれる空洞部43は、実際は、はんだ40が全く含まれていないということではなく、他のはんだ40の部分よりも空隙率が高い領域が一定の範囲を占めている。空隙率とは、はんだ40内の空隙(ボイド)の総体積をはんだ40の体積で割ったものである。はんだ40の第2部分42の空隙率は、10%以上、30%以下である。空隙率がこの範囲よりも小さい場合には、応力緩和の効果が得られない。また、空隙率がこの範囲よりも大きい場合には、はんだ40の残存領域が少なくなりすぎてクラックが発生し易くなる。一般的に、塗布されて固化したはんだ40には自然発生的に発生したボイドが含まれる。但し、はんだ40の第1部分41の空隙率は、第2部分の空隙率よりも十分低く、1%以上、10%未満である。
Note that the
[ステップS6] リードフレーム80のダイパッド20にはんだ40により接合された半導体チップ50とタイバー82とをボンディングワイヤ60で電気的に接続する(図示を省略)。リードフレーム80のダイパッド20に配置された半導体チップ50と接続端子30とボンディングワイヤ60とを、図10に示されるように、封止部材70を用いて所定の金型中で成形し、封止部材70で封止する。
[Step S6] The
[ステップS7] リードフレーム80のフレーム部81及びタイバー82から封止部材70で封止したダイパッド20及び接続端子30を分離する。この分離には、例えば、タイバー82及び吊りピン部22を金型で打ち抜き、あるいは、ダイシングブレードによるダイシングが行われる。以上の工程により、図1~図3に示される半導体装置10が得られる。
[Step S7] The
上記半導体装置10は、平面視で一端部に構成されるトランジスタを備えるトランジスタ部51と残りの部分に構成される制御回路を備える制御回路部52とを含む半導体チップ50と、おもて面の接合領域21に半導体チップ50が接合されるダイパッド20と、を有している。さらに、半導体チップ50の裏面と接合領域21との間に設けられ、半導体チップ50と接合領域21とを接合するはんだ40を有している。この際、はんだ40は、平面視でトランジスタ部51に重複する第1部分41と制御回路部52に重複し、空洞部43を含む第2部分42とを備える。または、はんだ40は、平面視でトランジスタ部51に重複する第1部分41と制御回路部52に重複し、はんだ40の空隙率が第1部分41よりも大きい第2部分42とを備える。このような半導体装置10は、熱サイクルによるはんだ40に対して生じる熱応力を低減でき、はんだ40の角部のクラックの発生が防止される。このため、はんだ40の厚さを薄くすることができ、半導体装置10の小型化を図ることができる。また、はんだ40の厚さのばらつきも抑えることができるため、はんだ40上に接合される半導体チップ50の傾きも抑制される。このため、半導体チップ50に対するワイヤボンディングを適切に行うことが可能となる。したがって、半導体装置10の信頼性が維持されるようになる。
The
次に、はんだ40の第2部分42に含まれる空洞部43を生成するにあたり、ダイパッド20に対する撥水領域23の形成範囲について図11を用いて説明する。図11は、第1の実施の形態の半導体装置におけるダイパッドに対する撥水領域の形成領域を説明するための図である。なお、図11に示す半導体装置10は、図2に対応するものであり、図2において半導体チップ50を除いた場合を示している。
Next, when creating the
既述の通り、半導体装置10は、はんだ40の第2部分42に空洞部43を含むことで、空洞部43の縁部からはんだ40の角部までの長さ(図9中の破線矢印)が短くなり、はんだ40の角部に対するクラックの発生を抑制している。このため、ダイパッド20に形成する撥水領域23をはんだ40の第2部分42に対応する領域内で最大にすることが求められる。一方で、撥水領域23を広くし過ぎると、半導体チップ50の制御回路部52の放熱性が低下し過ぎてしまう。そこで、図11に示されるように、ダイパッド20の接合領域21の端辺から内側に、接合領域21の辺の長さに対して10%入り込んで囲まれる最大領域23a内に撥水領域23を形成し、最大領域23aと同様の広さの撥水領域23を形成する必要がある。なお、撥水領域23の平面視の形状は、第1の実施の形態の円形に限らず、矩形、楕円形等、どのような形状であってもよい。
As described above, the
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態では、撥水領域を半導体チップ50側に形成して、はんだ40に空洞部43を含ませるようにする場合について図12(並びに図4)を用いて説明する。図12は、第2の実施の形態の半導体装置の製造方法を説明するための図である。この場合でも、図4に示した製造方法と同様にステップS1,S2が実施される。ステップS3の撥水処理工程において、半導体チップ50の制御回路部52の裏面に撥水領域53を形成する。このような撥水領域53は、当該領域にポリイミド等の樹脂を塗布してもよい。または、酸化膜を形成してもよい。あるいは、アルミニウムまたはニッケルを含むめっき膜を形成してもよい。そして、ステップS4によりダイパッド20の接合領域21にはんだ40を塗布する。
[Second embodiment]
In the second embodiment, a case where a water-repellent region is formed on the
そして、ステップS5の半導体チップ50のセット工程が行われる。すなわち、リードフレーム80に含まれるダイパッド20上に塗布されたはんだ40上にこのように撥水領域53が形成された半導体チップ50を位置合わせし(図12(A))、加熱しながら半導体チップ50をはんだ40に接合してダイパッド20側に押圧してセットする。はんだ40(第1部分41)により半導体チップ50のトランジスタ部51はダイパッド20に接合する。一方、はんだ40(第2部分42)は、半導体チップ50の撥水領域53を十分に濡らすことができず、撥水領域53以外は十分に濡らすことができる。このため、はんだ40(第2部分42)は、図12(B)に示されるように、撥水領域53に対向する箇所には空洞部43を含んで、半導体チップ50の制御回路部52とダイパッド20とを接合する。この際のはんだ40の厚さは、第1の実施の形態と同様に、10μm以上、100μm以下である。この後は図4のステップS6,S7と同様の工程を行うことで、半導体装置10が得られる。
Then, the step of setting the
このようにして得られた半導体装置10も、第1の実施の形態と同様に、熱サイクルによるはんだ40に対して生じる熱応力を低減でき、はんだ40の角部のクラックの発生が防止される。このため、はんだ40の厚さを薄くすることができ、半導体装置10の小型化を図ることができる。また、はんだ40の厚さのばらつきも抑えることができるため、はんだ40上に接合される半導体チップ50の傾きも抑制される。このため、半導体チップ50に対するワイヤボンディングを適切に行うことが可能となる。したがって、半導体装置10の信頼性が維持されるようになる。
Similarly to the first embodiment, the
[第3の実施の形態]
第3の実施の形態では、第1の実施の形態の半導体装置10において、ダイパッド20に撥水領域23と共に、突起部を形成する場合について図13及び図14を用いて説明する。図13は、第3の実施の形態の半導体装置の透視的平面図であり、図14は、第3の実施の形態の半導体装置の側断面図である。なお、図13は、半導体装置10の平面図を透視的に示している。また、図14は、図13の一点鎖線X-Xによる断面図を表している。第3の実施の形態では、第1の実施の形態の半導体装置10と同じ構成には同じ符号を付しており、それらの説明については省略する。
[Third embodiment]
In the third embodiment, a case where a protrusion is formed in the
半導体装置10は、図13及び図14に示されるように、ダイパッド20と複数の接続端子30とダイパッド20上にはんだ40を介して配置された半導体チップ50と半導体チップ50及び接続端子30を電気的に接続するボンディングワイヤ60とを備えている。半導体装置10は、これらの部材が封止部材70により略立方体状に封止されて構成されている(図1参照)。
As shown in FIGS. 13 and 14, the
ダイパッド20は、既述の通り、半導体チップ50が接合される接合領域21(後述する図15参照)の半導体チップ50の制御回路部52に対向する領域内に撥水領域23が形成されている。さらに、第3の実施の形態のダイパッド20の接合領域21に突起部24が形成されている。この突起部24により、半導体チップ50とダイパッド20との間隙が一定に維持されている。なお、図13及び図14に示す突起部24は、円柱状を成している場合を示している。
As described above, the
第1の実施の形態では、ダイパッド20の接合領域21の半導体チップ50の制御回路部52に対応する領域内に撥水領域23を形成している。これにより、ダイパッド20の接合領域21に塗布されるはんだ40は撥水領域23上に空洞部43を含むようになる。この結果、空洞部43の縁部からはんだ40の角部までの長さが短くなり、はんだ40の角部に対するクラックの発生を抑制することができる。この撥水領域23は、図11に示したようにダイパッド20の最大領域23a内に形成される。この際、このダイパッド20上にはんだ40を塗布して半導体チップ50を配置すると、半導体チップ50は、はんだ40の空洞部43が含まれる側が傾いてしまい、はんだ40の厚さにばらつきが生じてしまう。撥水領域23の中心点がダイパッド20の重心からずれて形成され、さらに、撥水領域23の面積が比較的広めに形成された場合、撥水領域23に対応してはんだ40内に含まれる空洞部43によりはんだ40内に体積が少ない領域が生じる。このようなはんだ40上に半導体チップ50が配置されると、はんだ40の空洞部43側は半導体チップ50を支持することができず、半導体チップ50は傾いてしまう。このようにして、はんだ40の厚さにばらつきが生じると、半導体チップ50に対する放熱性にもばらつきが生じてしまい、半導体チップ50に不具合が生じてしまう場合がある。
In the first embodiment, the water-
そこで、第3の実施の形態では、上記のように、ダイパッド20の半導体チップ50が傾いてしまう側に突起部24を設けた。これにより、撥水領域23に対応する箇所に空洞部43を含むはんだ40上の半導体チップ50が突起部24により支持されて半導体チップ50の傾きが防止される。このため、はんだ40の厚さも略均一に維持されて、半導体チップ50に対する放熱性のばらつきを抑制し、半導体装置10の信頼性の低下を防止することができる。このため、突起部24は円柱状に限らず、半導体チップ50とダイパッド20との間隙を一定に維持することができる形状であることを要する。このような形状として、例えば、凸状、角柱状、半楕円状、棒状等である。また、複数の突起部24を点在させて配置させてもよく、また、平面視で矩形状の突起部24を適宜配置してもよい。突起部24の高さは、半導体チップ50とダイパッド20との間隙が所望の間隔となるように、10μm以上、100μm以下であることが好ましい。また、突起部24の個数及び形成位置は一例であり、はんだ40上に配置される半導体チップ50を確実に支持して傾くことを抑制することができる箇所に形成される個数及び形成位置であればよい。
Therefore, in the third embodiment, as described above, the
次に、このような突起部24が形成されたダイパッド20を含む半導体装置10の製造方法について、図15及び図16並びに図4~図10を用いて説明する。図15及び図16は、第3の実施の形態の半導体装置の製造方法に含まれる撥水処理工程を説明するための図である。なお、図16(A)は、図15の一点鎖線X-Xにおける断面図である。図16(B)は、撥水領域23及び突起部24が形成されたダイパッド20の平面図である。図16(B)では、ダイパッド20の短手方向に平行であって長辺の中心を通る中心線C1と長手方向に平行であって短辺の中心を通る中心線C2とを示している。また、中心線C1,C2の交点はダイパッド20の重心Gである。
Next, a method for manufacturing a
第3の実施の形態の半導体装置10についても、図4に示したフローチャートに従って製造される。この場合でも、図4に示した製造方法と同様にステップS1,S2が実施される。ステップS3の撥水処理工程において、リードフレーム80に含まれるダイパッド20の接合領域21に、撥水処理を行って撥水領域23を形成する。そして、ダイパッド20の所定箇所に対してプレス加工を行って、図15及び図16(A)に示されるように、ダイパッド20のおもて面に突起部24を形成する。なお、突起部24は、ステップS2においてリードフレーム80の形成時に形成してもよい。また、突起部24は、ダイパッド20に対するプレス加工を行って形成する場合に限らず、樹脂を塗布して形成してもよい。なお、このような樹脂は、マレイミド変性エポキシ樹脂、マレイミド変性フェノール樹脂、マレイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。また、このような突起部24は、後にはんだ40上に配置される半導体チップ50を確実に支持することができる箇所に形成されることを要する。このため、突起部24は、図16(B)に示すダイパッド20の制御回路部52に対応する領域内に形成される。
The
また、撥水領域23の面積がダイパッド20のおもて面の面積の10%以上、30%以下を占め、撥水領域23の中心Pがダイパッド20の重心Gから位置ずれしている場合、突起部24は、中心線C1(重心G)よりも図16中下側の制御回路部52に対応する領域内に形成されることが好ましい。突起部24は、より確実に半導体チップ50を支持するためには、撥水領域23の中心Pから制御回路部52に対応する領域内に形成されることが好ましい。さらに、突起部24は、重心Gから最も離れた図16中下側の辺近傍に形成されることがより好ましい。このステップS3以降は、図4に示したフローチャートのステップS4~S7の工程が行われることで、図13及び図14に示す半導体装置10が製造される。
Further, when the area of the water-
このようにして得られた半導体装置10も、第1,第2の実施の形態と同様に、熱サイクルによるはんだ40に対して生じる熱応力を低減でき、はんだ40の角部のクラックの発生が防止される。また、突起部24により、半導体チップ50とダイパッド20との間隙を一定に保つことができる。このため、はんだ40の厚さを薄く、略均一にすることができ、半導体装置10の小型化を図ることができる。また、はんだ40の厚さのばらつきもより確実に抑えることができるため、はんだ40上に接合される半導体チップ50の傾きも抑制される。このため、半導体チップ50に対するワイヤボンディングを適切に行うことが可能となり、半導体チップ50に対する放熱性の低下を抑制することができる。したがって、半導体装置10の信頼性が維持されるようになる。
Similarly to the first and second embodiments, the
[第4の実施の形態]
第4の実施の形態では、第3の実施の形態の半導体装置10の変形例について図17及び図18を用いて説明する。図17は、第4の実施の形態の半導体装置の透視的平面図であり、図18は、第4の実施の形態の半導体装置の側断面図である。なお、第4の実施の形態でも、第3の実施の形態の半導体装置10と同じ構成には同じ符号を付しており、それらの説明については省略する。
[Fourth embodiment]
In the fourth embodiment, a modification of the
半導体装置10は、図17及び図18に示されるように、ダイパッド20と複数の接続端子30とダイパッド20上にはんだ40を介して配置された半導体チップ50と半導体チップ50及び接続端子30を電気的に接続するボンディングワイヤ60とを備えている。半導体装置10は、これらの部材が封止部材70により略立方体状に封止されて構成されている。
As shown in FIGS. 17 and 18, the
ダイパッド20は、第3の実施の形態と同様に、半導体チップ50が接合される接合領域21(後述する図19参照)の半導体チップ50の制御回路部52に対向する領域内に撥水領域63及び突起部24が形成されている。この突起部24により、半導体チップ50とダイパッド20との間隙が一定に維持されている。なお、図17及び図18に示す突起部24は、円柱状を成している場合を示している。さらに、第4の実施の形態のダイパッド20は、撥水領域63の周囲を取り囲んで土手部25が形成されている。この際、土手部25の(ダイパッド20の主面からの)高さは、撥水領域63の主面よりも高位である。撥水領域63及び土手部25は、一体的に、樹脂により構成されている。なお、この樹脂は、マレイミド変性エポキシ樹脂、マレイミド変性フェノール樹脂、マレイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。このようなダイパッド20では、撥水領域63と土手部25と半導体チップ50の裏面とで囲まれる空洞部43が構成される。
Similarly to the third embodiment, the
第1~第3の実施の形態では、ダイパッド20の接合領域21の半導体チップ50の制御回路部52に対応する領域に撥水領域23を形成している。これにより、ダイパッド20に塗布されたはんだ40を撥水領域23で撥水させて、撥水領域23に対応するはんだ40の箇所に空洞部43を含ませている。しかしながら、撥水領域23ではんだ40を確実に撥水させることが難しく、ある程度の量のはんだ40が撥水領域23上に残る。すなわち、撥水領域23に対応するはんだ40の箇所がはんだ40の他の箇所よりもはんだ40の密度が低くなっている。特に、撥水領域23の縁部にはんだ40が付着しやすい。すなわち、空洞部43を確実に構成することができず、また、撥水領域23の面積が実質的に小さくなってしまう場合がある。これに伴い、空洞部43も小さくなってしまい、空洞部43の縁部からはんだ40の角部までの長さが実際の空洞部43よりも長くなる。したがって、はんだ40の角部のクラックの発生を確実に抑制することができなくなる場合がある。
In the first to third embodiments, the water-
そこで、第4の実施の形態では、ダイパッド20の撥水領域63の周囲を取り囲む土手部25が形成されている。これにより、はんだ40は、撥水領域63に対応する箇所に確実に空洞部43を含むようになり、撥水領域63の面積に対応する空洞部43を維持することができる。したがって、空洞部43の縁部からはんだ40の角部までの長さを維持することができ、熱サイクルによるはんだ40に対して生じる熱応力を低減でき、はんだ40の角部のクラックの発生をより確実に防止することができる。
Therefore, in the fourth embodiment, a
次に、このような土手部25が形成されたダイパッド20を含む半導体装置10の製造方法について、図19並びに図4~図10を用いて説明する。図19は、第4の実施の形態の半導体装置の製造方法に含まれる撥水処理工程を説明するための図である。
Next, a method for manufacturing the
第4の実施の形態の半導体装置10についても、図4に示したフローチャートに従って製造される。この場合でも、図4に示した製造方法と同様にステップS1,S2が実施される。ステップS3の撥水処理工程において、リードフレーム80に含まれるダイパッド20の接合領域21に、樹脂を塗布して撥水領域63及び土手部25を形成する。この際、ダイパッド20のおもて面の所定の領域に塗布した樹脂から撥水領域63と当該撥水領域63の周囲を取り囲む土手部25とを形成する(図18参照)。なお、第1の実施の形態でダイパッド20にレーザーにより形成された撥水領域23に対して、当該撥水領域23を取り囲むように樹脂により土手部25を形成してもよい。撥水領域63及び土手部25の形成後、ダイパッド20に対してプレス加工を行って、図19に示されるように、ダイパッド20のおもて面に突起部24を形成する。なお、突起部24については、第3の実施の形態と同様にして形成される。また、突起部24は、ステップS2においてリードフレーム80の形成時に形成してもよい。このステップS3以降は、図4に示したフローチャートのステップS4~S7の工程が行われることで、図17及び図18に示す半導体装置10が製造される。
The
このようにして得られた半導体装置10は、ダイパッド20上に撥水領域63と当該撥水領域63の周囲を取り囲む土手部25とを形成している。このため、はんだ40は、撥水領域63に対応する箇所に確実に空洞部43を含むようになり、撥水領域63の面積に対応する空洞部43を維持することができる。したがって、空洞部43の縁部からはんだ40の角部までの長さを維持することができ、熱サイクルによるはんだ40に対して生じる熱応力を低減でき、はんだ40の角部のクラックの発生をより確実に防止することができる。さらに、半導体装置10は、ダイパッド20に突起部24が形成されているため、第3の実施の形態と同様に、半導体チップ50とダイパッド20との間隙を一定に薄く保つことができる。このため、半導体チップ50に対するワイヤボンディングを適切に行うことが可能となる。したがって、半導体装置10の信頼性が維持されるようになる。
The
[第5の実施の形態]
第5の実施の形態では、撥水領域63及び土手部25並びに突起部24を半導体チップ50側に形成して、はんだ40に空洞部43を含ませるようにする場合について図20(並びに図4)を用いて説明する。図20は、第5の実施の形態の半導体装置の製造方法を説明するための図である。この場合でも、図4に示した製造方法と同様にステップS1,S2が実施される。ステップS3の撥水処理工程において、半導体チップ50の制御回路部52の裏面に樹脂を塗布して撥水領域63及び土手部25を形成する。なお、図20には図示を省略しているものの、ダイパッド20に、突起部24を形成する。なお、突起部24については、第3の実施の形態と同様にして形成される。また、突起部24は、ステップS2においてリードフレーム80の形成時に形成してもよい。そして、ステップS4によりダイパッド20の接合領域21にはんだ40を塗布する。
[Fifth embodiment]
In the fifth embodiment, a water-
そして、ステップS5の半導体チップ50のセット工程が行われる。すなわち、リードフレーム80に含まれるダイパッド20上に塗布されたはんだ40上にこのように撥水領域63及び土手部25が形成された半導体チップ50を位置合わせし(図20(A))、加熱しながら半導体チップ50をはんだ40に接合してダイパッド20側に押圧してセットする。はんだ40(第1部分41)により半導体チップ50のトランジスタ部51はダイパッド20に接合する。一方、はんだ40(第2部分42)は、半導体チップ50の撥水領域63及び土手部25を十分に濡らすことができず、撥水領域63及び土手部25以外は十分に濡らすことができる。このため、はんだ40(第2部分42)は、図20(B)に示されるように、撥水領域63及び土手部25に対向する箇所には空洞部43を含んで、半導体チップ50の制御回路部52とダイパッド20とを接合する。この際のはんだ40の厚さは、第1の実施の形態と同様に、50μm以上、100μm以下である。これ以降は、図4に示したステップS6,S7と同様の工程を行うことで、半導体装置10が得られる。
Then, the step of setting the
このようにして得られた半導体装置10も、第4の実施の形態と同様に、ダイパッド20上に撥水領域63と当該撥水領域63の周囲を取り囲む土手部25とを形成している。このため、はんだ40は、撥水領域63に対応する箇所に確実に空洞部43を含むようになり、撥水領域63の面積に対応する空洞部43を維持することができる。したがって、空洞部43の縁部からはんだ40の角部までの長さを維持することができ、熱サイクルによるはんだ40に対して生じる熱応力を低減でき、はんだ40の角部のクラックの発生をより確実に防止することができる。さらに、半導体装置10は、ダイパッド20に突起部24が形成されているため、第4の実施の形態と同様に、半導体チップ50とダイパッド20との間隙を一定に薄く保つことができる。このため、半導体チップ50に対するワイヤボンディングを適切に行うことが可能となる。したがって、半導体装置10の信頼性が維持されるようになる。
The
10 半導体装置
20 ダイパッド
21 接合領域
22 吊りピン部
23,53,63 撥水領域
23a 最大領域
24 突起部
25 土手部
30 接続端子
40 はんだ
41 第1部分
42 第2部分
43 空洞部
50 半導体チップ
51 トランジスタ部
52 制御回路部
60 ボンディングワイヤ
70 封止部材
71,72 封止側面
80 リードフレーム
81 フレーム部
82 タイバー
10
Claims (22)
おもて面の接合領域に前記半導体チップが接合されるダイパッドと、
前記半導体チップの裏面と前記接合領域との間に設けられ、前記半導体チップと前記接合領域とを接合するはんだと、
を有し、
前記はんだは、平面視で前記トランジスタ部に重複する第1部分と前記制御回路部のみに重複し、空洞部を含む第2部分とを備える、
半導体装置。 a semiconductor chip including a transistor section including a transistor configured at one end in a plan view and a control circuit section including a control circuit configured in the remaining portion;
a die pad to which the semiconductor chip is bonded to a bonding area on a front surface;
a solder provided between the back surface of the semiconductor chip and the bonding region to bond the semiconductor chip and the bonding region;
has
The solder includes a first portion that overlaps the transistor portion in a plan view, and a second portion that overlaps only the control circuit portion and includes a cavity portion.
Semiconductor equipment.
請求項1に記載の半導体装置。 The second portion includes the hollow portion in a region surrounded by 10% of the length of the side of the bonding region inwardly from the edge of the bonding region.
The semiconductor device according to claim 1.
請求項1または2に記載の半導体装置。 The second portion includes the hollow portion, which is circular in plan view, in a central portion of the second portion.
The semiconductor device according to claim 1 or 2.
請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置。 The die pad has a water-repellent region formed at a location corresponding to the cavity in the bonding region.
A semiconductor device according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の半導体装置。 The surface roughness in the water-repellent region is rougher than the surface roughness of the bonding region other than the water-repellent region.
The semiconductor device according to claim 4.
請求項4または5に記載の半導体装置。 The water repellent region has an oxide film formed thereon.
The semiconductor device according to claim 4 or 5.
請求項4または5に記載の半導体装置。 The water-repellent area is coated with resin.
The semiconductor device according to claim 4 or 5.
請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置。 The semiconductor chip has a water-repellent region formed at a location corresponding to the cavity on the back surface.
A semiconductor device according to any one of claims 1 to 3.
請求項8に記載の半導体装置。 The water-repellent area is coated with resin.
The semiconductor device according to claim 8.
請求項4乃至9のいずれかに記載の半導体装置。 A protrusion is formed on a side of the area where the second portion of the bonding area is coated, spaced apart from the center of gravity of the bonding area of the die pad;
A semiconductor device according to any one of claims 4 to 9.
請求項10に記載の半導体装置。 The protrusion is spaced apart from the center of the water-repellent area and is formed on the side of the area where the second portion of the bonding area is applied.
The semiconductor device according to claim 10.
請求項4乃至11に記載の半導体装置。 The die pad has a bank portion surrounding the water repellent region and having a height higher than the water repellent region from the main surface of the die pad.
A semiconductor device according to any one of claims 4 to 11.
請求項12に記載の半導体装置。 The bank portion is formed of resin.
The semiconductor device according to claim 12.
前記半導体チップの前記制御回路部の裏面、または、前記ダイパッドの前記接合領域の前記半導体チップの前記制御回路部に対応する領域のいずれかのみに撥水領域を形成する撥水処理工程と、
前記ダイパッドにはんだを介して前記半導体チップを接合する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 A semiconductor chip including a transistor portion including a transistor configured at one end and a control circuit portion including a control circuit configured at the remaining portion in a plan view, and a bonding region to which the semiconductor chip is bonded is a front surface. a preparation process of preparing a die pad set to
a water-repellent treatment step of forming a water-repellent region only on either the back surface of the control circuit portion of the semiconductor chip or a region of the bonding region of the die pad that corresponds to the control circuit portion of the semiconductor chip;
a step of joining the semiconductor chip to the die pad via solder;
A method for manufacturing a semiconductor device having the following.
請求項14に記載の半導体装置の製造方法。 In the water repellent treatment step, laser processing is performed on the die pad to form the water repellent region.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14.
請求項15に記載の半導体装置の製造方法。 In the water repellent treatment step, a resin is applied to the back surface of the control circuit section of the semiconductor chip to form the water repellent region.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 15.
請求項14に記載の半導体装置の製造方法。 A protrusion is formed from the center of gravity of the bonding region of the die pad to a side of the bonding region corresponding to the control circuit portion,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14.
請求項14または16に記載の半導体装置の製造方法。 In the water repellent treatment step, forming the water repellent region and a bank portion surrounding the water repellent region and having a higher height from the die pad than the water repellent region;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 14 or 16.
請求項18に記載の半導体装置の製造方法。 The water repellent region and the bank are formed of resin.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 18.
おもて面の接合領域に前記半導体チップが接合されるダイパッドと、
前記半導体チップの裏面と前記接合領域との間に設けられ、前記半導体チップと前記接合領域とを接合するはんだと、
を有し、
前記はんだは、平面視で前記トランジスタ部に重複する第1部分と前記制御回路部に重複し、前記はんだの空隙率が前記第1部分よりも大きい第2部分とを備える、
半導体装置。 a semiconductor chip including a transistor section including a transistor configured at one end in a plan view and a control circuit section including a control circuit configured in the remaining portion;
a die pad to which the semiconductor chip is bonded to a bonding area on a front surface;
a solder provided between the back surface of the semiconductor chip and the bonding region to bond the semiconductor chip and the bonding region;
has
The solder includes a first portion that overlaps the transistor portion in plan view and a second portion that overlaps the control circuit portion and has a larger porosity of the solder than the first portion.
Semiconductor equipment.
請求項20に記載の半導体装置。 The porosity of the second portion is 1% or more and less than 10%.
The semiconductor device according to claim 20.
請求項20または21に記載の半導体装置。 The porosity of the first portion is 10% or more and 30% or less,
The semiconductor device according to claim 20 or 21.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019115114 | 2019-06-21 | ||
JP2019115114 | 2019-06-21 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021002637A JP2021002637A (en) | 2021-01-07 |
JP7400293B2 true JP7400293B2 (en) | 2023-12-19 |
Family
ID=73995579
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019175304A Active JP7400293B2 (en) | 2019-06-21 | 2019-09-26 | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7400293B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2023243256A1 (en) * | 2022-06-13 | 2023-12-21 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003017511A (en) | 2001-07-03 | 2003-01-17 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
JP2004047783A (en) | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Nissan Motor Co Ltd | Cooling structure of element |
JP2008181908A (en) | 2007-01-23 | 2008-08-07 | Rohm Co Ltd | Semiconductor device and lead frame therefor |
JP2017005125A (en) | 2015-06-11 | 2017-01-05 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor device |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0669387A (en) * | 1992-08-19 | 1994-03-11 | Hitachi Ltd | Junction structure and its manufacture |
-
2019
- 2019-09-26 JP JP2019175304A patent/JP7400293B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003017511A (en) | 2001-07-03 | 2003-01-17 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
JP2004047783A (en) | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Nissan Motor Co Ltd | Cooling structure of element |
JP2008181908A (en) | 2007-01-23 | 2008-08-07 | Rohm Co Ltd | Semiconductor device and lead frame therefor |
JP2017005125A (en) | 2015-06-11 | 2017-01-05 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | Semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021002637A (en) | 2021-01-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6992385B2 (en) | Semiconductor device, a method of manufacturing the same and an electronic device | |
JP6448388B2 (en) | Power semiconductor device | |
CN104025287A (en) | Semiconductor device | |
JPWO2016199621A1 (en) | Power semiconductor device manufacturing method and power semiconductor device | |
JP2019186326A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
JP2015156475A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
JP7338204B2 (en) | semiconductor equipment | |
JP7400293B2 (en) | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method | |
KR101644913B1 (en) | Semiconductor package by using ultrasonic welding and methods of fabricating the same | |
JP6619119B1 (en) | Semiconductor device | |
JP4339660B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2006196765A (en) | Semiconductor device | |
JP2011204863A (en) | Semiconductor device, and method of manufacturing the same | |
JP7460051B2 (en) | Semiconductor Device | |
JP7322467B2 (en) | semiconductor equipment | |
JP2021027211A (en) | Electronic device | |
JP5569097B2 (en) | Semiconductor device and lead frame | |
JP2021027146A (en) | Semiconductor device | |
JP7097933B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP7263792B2 (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP5477260B2 (en) | Electronic device and manufacturing method thereof | |
JP7390826B2 (en) | Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method | |
US11342249B2 (en) | Semiconductor device | |
JP7175643B2 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
JP2023105546A (en) | Semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220810 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230428 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230606 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230804 |
|
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: 20231107 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231120 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7400293 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |