JP7842740B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本開示は、半導体装置に関する。

様々な産業機器や自動車における電流制御に、スイッチング素子が用いられている。特許文献１には、従来のスイッチング素子の一例が開示されている。スイッチング素子は、電流を遮断する際に生じる起電力により、エネルギーが生じる。このエネルギーは、アクティブクランプという機能により、スイッチング素子で吸収される。

特開２０１９－２１２９３０号公報

スイッチング動作の高速化や大容量化を図るには、アクティブクランプによって吸収可能なエネルギーを増大させることが好ましい。

本開示は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、アクティブクランプによって吸収可能なエネルギーを増大させることが可能な半導体装置を提供することを一の課題とする。

本開示によって提供される半導体装置は、半導体を含む素子本体および前記素子本体上に配置された第１電極を有する半導体素子と、前記半導体素子を覆う封止樹脂と、前記第１電極と前記封止樹脂との間に介在し、且つ前記封止樹脂よりも熱伝導率が高い材質を含む被覆部と、を備え、前記第１電極は、前記被覆部に接する溝部を有する。

本開示の上記構成によれば、半導体装置において、アクティブクランプによって吸収可能なエネルギーを増大させることができる。

本開示のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

図１は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。 図２は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置を示す要部平面図である。 図３は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置を示す要部平面図である。 図４は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置を示す正面図である。 図５は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置を示す側面図である。 図６は、図３のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図である。 図７は、図３のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う断面図である。 図８は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置を示す要部拡大断面図である。 図９は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法の一工程を示す要部拡大断面図である。 図１０は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置の第１変形例を示す断面図である。 図１１は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置の第２変形例を示す要部平面図である。 図１２は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置の第３変形例を示す要部平面図である。 図１３は、本開示の第２実施形態に係る半導体装置を示す要部拡大断面図である。 図１４は、本開示の第３実施形態に係る半導体装置を示す要部平面図である。 図１５は、本開示の第３実施形態に係る半導体装置を示す要部平面図である。

以下、本開示の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

本開示における「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、単に識別のために用いたものであり、それらの対象物に順列を付することを意図していない。

図１～図８は、本開示の第１実施形態に係る半導体装置Ａ１を示している。本実施形態の半導体装置Ａ１は、第１リード１、複数の第２リード２、複数の第３リード３、半導体素子４、複数の第１ワイヤ５１、複数の第２ワイヤ５２、被覆部７および封止樹脂８を備えている。半導体装置Ａ１の形状および大きさは、特に限定されない。半導体装置Ａ１の大きさの一例を挙げると、ｘ方向の大きさが４ｍｍ～７ｍｍ程度、ｙ方向の大きさが４ｍｍ～８ｍｍ程度、ｚ方向の大きさが、０．７ｍｍ～２．０ｍｍ程度である。

図１は、半導体装置Ａ１を示す平面図である。図２および図３は、半導体装置Ａ１を示す要部平面図である。図４は、半導体装置Ａ１を示す正面図である。図５は、半導体装置Ａ１を示す側面図である。図６は、図３のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図である。図７は、図３のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う断面図である。図８は、半導体装置Ａ１を示す要部拡大断面図である。なお、図２および図３においては、理解の便宜上、封止樹脂８を想像線で示しており、図２においては、被覆部７に複数のドットからなるハッチングを付しており、図３においては、理解の便宜上、被覆部７を省略している。

第１リード１は、半導体素子４を支持し、且つ半導体素子４への導通経路を構成する部材である。第１リード１の材質は特に限定されず、たとえばＣｕ（銅）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｆｅ（鉄）等に代表される金属およびこれらの合金からなる。また、第１リード１は、Ａｇ（銀）、Ｎｉ、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｕ（金）等に代表される金属からなるめっき層を、適所に形成されていてもよい。第１リード１の厚さは特に限定されず、たとえば０．１２ｍｍ～０．２ｍｍ程度である。

本実施形態の第１リード１は、ダイパッド部１１および２つの延出部１２を有する。

ダイパッド部１１は、半導体素子４を支持する部位である。ダイパッド部１１の形状は特に限定されず、本実施形態においては、ｚ方向に視て矩形状である。ダイパッド部１１は、ダイパッド主面１１１およびダイパッド裏面１１２を有する。ダイパッド主面１１１は、ｚ方向を向く面である。ダイパッド裏面１１２は、厚さ方向においてダイパッド主面１１１とは反対側を向く面である。図示された例においては、ダイパッド主面１１１およびダイパッド裏面１１２は、平面である。

２つの延出部１２は、ダイパッド部１１からｘ方向において互いに反対側に延出した部位である。本実施形態においては、各延出部１２は、ダイパッド部１１からｘ方向に沿って延びる部位、当該部位に対してｚ方向においてダイパッド主面１１１が向く側に傾斜して延びる部位、および当該部位からｘ方向に沿って延びる部位、を有しており、全体として屈曲した形状である（図６参照）。

複数の第２リード２は、第１リード１から離れており、半導体素子４への導通経路を構成する部位である。本実施形態においては、複数の第２リード２は、半導体素子４によってスイッチングされる電流の導通経路を構成する。複数の第２リード２は、第１リード１に対してｙ方向の一方側に配置されている。また、複数の第２リード２は、ｘ方向に互いに離間して配置されている。

第２リード２の材質は特に限定されず、たとえばＣｕ、Ｎｉ、Ｆｅ等に代表される金属およびこれらの合金からなる。また、第２リード２は、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ等に代表される金属からなるめっき層を、適所に形成されていてもよい。第２リード２の厚さは特に限定されず、たとえば０．１２ｍｍ～０．２ｍｍ程度である。

本実施形態の各第２リード２は、パッド部２１および端子部２２を有する。

パッド部２１は、第１ワイヤ５１が接続される部位である。本実施形態においては、パッド部２１は、ｚ方向においてダイパッド部１１よりもダイパッド主面１１１が向く側に位置している（図７参照）。

端子部２２は、パッド部２１からｙ方向の外方に延びた帯状の部位である。端子部２２は、ｘ方向に視て屈曲形状であり、先端部分がｚ方向においてダイパッド部１１と同じ（あるいは略同じ）位置にある。

複数の第３リード３は、第１リード１から離れており、半導体素子４への導通経路を構成する部位である。本実施形態においては、複数の第３リード３は、半導体素子４を制御するための制御信号電流の導通経路を構成する。複数の第３リード３は、第１リード１に対してｙ方向の他方側に配置されている。また、複数の第３リード３は、ｘ方向に互いに離間して配置されている。

第３リード３の材質は特に限定されず、たとえばＣｕ、Ｎｉ、Ｆｅ等に代表される金属およびこれらの合金からなる。また、第３リード３は、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ等に代表される金属からなるめっき層を、適所に形成されていてもよい。第３リード３の厚さは特に限定されず、たとえば０．１２ｍｍ～０．２ｍｍ程度である。

本実施形態の各第３リード３は、パッド部３１および端子部３２を有する。

パッド部３１は、第２ワイヤ５２が接続される部位である。本実施形態においては、パッド部３１は、ｚ方向においてダイパッド部１１よりもダイパッド主面１１１が向く側に位置している（図７参照）。

端子部３２は、パッド部３１からｙ方向の外方に延びた帯状の部位である。端子部３２は、ｘ方向に視て屈曲形状であり、先端部分がｚ方向においてダイパッド部１１と同じ（あるいは略同じ）位置にある。

半導体素子４は、半導体装置Ａ１の電気的機能を発揮する要素である。本実施形態では、半導体素子４は、スイッチング機能を果たす。半導体素子４は、素子本体４０、第１電極４０１、第２電極４０２および複数の第３電極４０３を有する。また、半導体素子４は、制御部４８を有する。これにより、半導体素子４は、スイッチング機能を果たすトランジスタを構成する部位と、トランジスタを制御、監視および保護等する部位と、を有する。

半導体素子４の具体的構成は、特に限定されない。たとえば、半導体素子４は、トランジスタを構成する部位としての機能層４０８等を有し、制御部４８を備えない構成であってもよい。この場合、第２電極４０２および第３電極４０３の個数および有無は、適宜選択される。また、ダイパッド部１１には、半導体素子４だけでなく、半導体素子４に加えて他の半導体素子が搭載されていてもよい。また、半導体素子４以外の半導体素子の機能は、特に限定されない。

素子本体４０は、素子主面４０ａおよび素子裏面４０ｂを有する。素子主面４０ａは、ｚ方向においてダイパッド主面１１１と同じ側を向く面である。素子裏面４０ｂは、ｚ方向において素子主面４０ａとは反対側を向く面である。素子本体４０の材質は特に限定されない。素子本体４０の材質としては、たとえばＳｉ、ＳｉＣ、ＧａＮ等の半導体材料が挙げられる。

素子本体４０は、たとえば、図８に示すように、機能層４０８を有する。機能層４０８は、たとえばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）等に代表されるトランジスタ構造が作り込まれている。機能層４０８は、ｚ方向に視て、制御部４８とｙ方向に並んで配置されている。ただし、機能層４０８および制御部４８の具体的な配置等は特に限定されない。

第１電極４０１は、素子本体４０の素子主面４０ａに配置されている。第１電極４０１の形状、大きさおよび位置は、特に限定されない。図示された例においては、第１電極４０１は、素子主面４０ａのうちｙ方向において複数の第２リード２側の部分に配置されている。第１電極４０１は、ｚ方向に視て、機能層４０８と重なる。また、本実施形態においては、第１電極４０１は、ｚ方向に視て、制御部４８から離れている。本実施形態においては、第１電極４０１は、ソース電極である。第１電極４０１の材質は特に限定されず、たとえば、Ａｌ（アルミニウム）、Ａｌ－Ｓｉ（ケイ素）、Ｃｕ等に代表される金属またはこれらを含む合金が挙げられる。また、第１電極４０１は、これらの金属から選択された複数の材質からなる層が積層された構造であってもよい。

図２、図３および図６～図８に示すように、本実施形態の第１電極４０１は、溝部４０５を有する。溝部４０５は、ｚ方向において半導体素子４側に凹んだ部位である。溝部４０５の具体的構成は特に限定されない。

本実施形態においては、第１電極４０１は、第１層４０１１を有する。第１層４０１１は、Ａｌ、Ａｌ－Ｓｉ、Ｃｕ等に代表される金属またはこれらの合金等を含む層である。溝部４０５は、第１層４０１１の適所がｚ方向に凹んだ部位である。このような溝部４０５の形成手法は特に限定されず、たとえばエッチング、レーザートリミング等を適宜用いることができる。

本実施形態の溝部４０５は、外周部４０５１および内方部４０５２を有する。外周部４０５１は、第１電極４０１の外周端縁に沿った部位である。外周部４０５１の形状は特に限定されず、たとえば矩形状である。また、外周部４０５１は、全体が環状に繋がった１つの線であってもよいし、複数の線分によって構成された点線状であってもよい。

内方部４０５２は、外周部４０５１の内方に位置する部位である。内方部４０５２は、外周部４０５１に繋がっているが、外周部４０５１から離れていてもよい。内方部４０５２の形状および大きさは特に限定されない。図示された例においては、内方部４０５２は、ｘ方向およびｙ方向に沿った格子状である。

第２電極４０２は、素子本体４０の素子裏面４０ｂに配置されている。第２電極４０２は、ｚ方向に視て、機能層４０８および制御部４８と重なり、本実施形態においては、素子裏面４０ｂの全面を覆っている。本実施形態においては、第２電極４０２は、ドレイン電極である。第２電極４０２の材質は特に限定されず、たとえば、Ａｌ、Ａｌ－Ｓｉ、Ｃｕ等に代表される金属またはこれらを含む合金が挙げられる。また、第２電極４０２は、これらの金属から選択された複数の材質からなる層が積層された構造であってもよい。

制御部４８の具体的構成は特に限定されない。制御部４８は、たとえば電流センサ回路、温度センサ回路、過電流保護回路、加熱保護回路、低電圧誤動作防止回路等を含む。

複数の第３電極４０３は、素子主面４０ａに配置されている。図示された例においては、複数の第３電極４０３は、素子主面４０ａのうちｙ方向において複数の第３リード３側の部分に配置されている。複数の第３電極４０３は、ｚ方向に視て、制御部４８と重なる。本実施形態においては、複数の第３電極４０３は、主に制御部４８に導通する。複数の第３電極４０３の個数は、特に限定されない。また、第３電極４０３の個数は、１であってもよい。図示された例においては、半導体素子４は、４つの第３電極４０３を有する。

複数の第１ワイヤ５１は、半導体素子４の第１電極４０１と複数の第２リード２とを導通させるものである。第１ワイヤ５１の材質は特に限定されず、たとえばＡｕ、Ｃｕ、Ａｌ等に代表される金属からなる。図２、図３および図６～図８に示すように、本実施形態の第１ワイヤ５１は、ボンディング部５１１、ボンディング部５１２、ループ部５１３、第１部５１４および第２部５１５を有する。第１ワイヤ５１の具体的な構成は、特に限定されない。図示された例においては、第１ワイヤ５１は、Ｃｕを含む材質からなり、たとえばキャピラリによって形成される。本実施形態においては、複数の第１ワイヤ５１には、半導体素子４によってスイッチングされる電流が流れる。

なお、本開示に係る半導体装置は、第１電極４０１に第１ワイヤ５１が接合された構成に限定されない。たとえば、第１ワイヤ５１以外の金属板材料からなる導通部材が第１電極４０１に接合された構成であってもよい。あるいは、半導体素子４内に形成された導通経路を介して第１電極４０１に導通する他の電極を備え、この電極に第１ワイヤ５１をはじめとする導通部材が接する構成であってもよい。

ボンディング部５１１は、半導体素子４の第１電極４０１に導通しており、ｚ方向に視て第１電極４０１と重なる位置に配置されている。本実施形態においては、ボンディング部５１１は、第１電極４０１に接合されており、いわゆるファーストボンディング部である。

ボンディング部５１１の配置は、特に限定されない。本実施形態においては、ボンディング部５１１は、第１電極４０１のうち、溝部４０５を避けた位置に配置されている。また、ボンディング部５１１は、外周部４０５１の内側に配置されている。また、複数の第１ワイヤ５１のボンディング部５１１は、第１電極４０１のうち溝部４０５によって区画された複数の領域に、分散して配置されている。

ボンディング部５１２は、第２リード２のパッド部２１に接合される部位である。ボンディング部５１２は、いわゆるセカンドボンディング部である。

第１部５１４は、ｚ方向に視て、第１電極４０１の内部から第１電極４０１の外部に向かって延びている部位である。図示された例においては、第１部５１４は、ｚ方向に視て、第１電極４０１の内部から第１電極４０１の外端縁を超えて第１電極４０１の外部に延びている。第１部５１４は、ｘｙ平面に平行（あるいは略平行）である。

本実施形態の第１部５１４は、ボンディング部５１１に一体的に繋がっている。すなわち、第１部５１４は、第１ワイヤ５１の形成においてボンディング部５１１と連続して途切れることなく形成された部位である。

第２部５１５は、第１部５１４に対して第１電極４０１（ボンディング部５１１）とは反対側に繋がっている。第２部５１５は、ｚ方向に沿って半導体素子４から離れる側（図中上側）に起立している。

ループ部５１３は、本実施形態においては、ボンディング部５１２と第２部５１５とに繋がっており、湾曲状の形状部分である。

図示された例においては、複数のボンディング部５１１は、第１電極４０１の外端縁に沿って配置されている。より具体的には、素子本体４０の外端縁に含まれる３辺に沿って配置されている。また、ボンディング部５１１は、第１電極４０１の外端縁に沿って一列に配置されている。

複数の第２ワイヤ５２は、半導体素子４の第３電極４０３と複数の第３リード３とを導通させるものである。第２ワイヤ５２の材質は特に限定されず、たとえばＡｕ、Ｃｕ、Ａｌ等に代表される金属からなる。第２ワイヤ５２は、ボンディング部５２１、ボンディング部５２２およびループ部５２３を有する。第２ワイヤ５２の具体的な構成は、特に限定されない。図示された例においては、第２ワイヤ５２は、たとえばキャピラリによって形成される。本実施形態においては、複数の第２ワイヤ５２には、半導体素子４を制御するための制御信号電流が流れる。

ボンディング部５２１は、半導体素子４の第２電極４０２に接合されている。ボンディング部５２１は、いわゆるファーストボンディング部である。

ボンディング部５２２は、第３リード３のパッド部３１に接合される部位である。ボンディング部５２２は、いわゆるセカンドボンディング部である。

ループ部５２３は、ボンディング部５２１とボンディング部５２２とに繋がっており、湾曲状の形状部分である。

被覆部７は、第１電極４０１と封止樹脂８との間に介在している。被覆部７は、封止樹脂８よりも熱伝導率が高い材質を含む。被覆部７の材質は特に限定されず、封止樹脂８が絶縁性樹脂からなる場合、被覆部７は、金属を含む。被覆部７に含まれる金属としては、たとえば、ＡｇまたはＣｕを含む。また、被覆部７は、焼結Ａｇまたは焼結Ｃｕを含む。たとえば、被覆部７が焼結Ａｇを含む場合、無加圧で形成可能なタイプの焼結Ａｇを用いることが好ましい。被覆部７が無加圧の焼結Ａｇからなる場合、たとえば焼結Ａｇとなる材料ペーストをノズルから吐出し、材料ペーストを塗布した後に材料ペーストを適宜加熱することによって形成することができる。

被覆部７は、金属を含む構造に限定されず、たとえば封止樹脂８を構成する絶縁性樹脂よりも熱伝導率が高い樹脂を含んでいてもよい。封止樹脂８がエポキシ樹脂からなる場合、被覆部７を構成する樹脂としては、たとえば熱伝導率を向上させるためのフィラーが混入されたエポキシ樹脂およびアクリル樹脂等が挙げられる。封止樹脂８がフィラーを含む場合、被覆部７を構成する樹脂としては、フィラーの含有率が封止樹脂８のフィラーの含有率よりも高い樹脂が挙げられる。

本例においては、被覆部７は、焼結Ａｇを含み、第１電極４０１および封止樹脂８の双方に接している。また、被覆部７は、ｚ方向に視て、第１電極４０１の外端縁の内方に配置されている。

被覆部７は、溝部４０５に接している。また、被覆部７は、溝部４０５の外周部４０５１に接し、あるいはｚ方向に視て外周部４０５１よりも内方に配置されている。被覆部７は、内方部４０５２を覆っている。

被覆部７は、複数の第１ワイヤ５１の第１部５１４に接している。また、被覆部７は、ボンディング部５１１に接している。図８に示すように、図示された例においては、ｚ方向において、被覆部７のうち第１電極４０１から最も離れた部位までの距離である高さＨ０は、第１部５１４のうち第１電極４０１から最も離れた部位までの距離である高さＨ１よりも大きい。図示された例においては、被覆部７は、ボンディング部５１１を覆っている。また、被覆部７は、第１部５１４の少なくとも一部をｚ方向の上側（半導体素子４とは反対側）から覆っている。言い換えると、第１部５１４は、被覆部７からｚ方向と直角である方向（図示された例においては、ｙ方向）に突出している。

封止樹脂８は、第１リード１、複数の第２リード２および複数の第３リード３の一部ずつと、半導体素子４、複数の第１ワイヤ５１、複数の第２ワイヤ５２および被覆部７を覆っている。封止樹脂８は、絶縁性の樹脂からなり、たとえばフィラーが混入されたエポキシ樹脂を含む。

封止樹脂８の形状は特に限定されない。図示された例においては、封止樹脂８は、樹脂主面８１、樹脂裏面８２、２つの第１樹脂側面８３および２つの第２樹脂側面８４を有する。

樹脂主面８１は、ｚ方向においてダイパッド主面１１１と同じ側を向いており、たとえば平面である。樹脂裏面８２は、ｚ方向において樹脂主面８１とは反対側を向く面であり、たとえば平面である。

２つの第１樹脂側面８３は、ｚ方向において樹脂主面８１と樹脂裏面８２との間に位置しており、ｘ方向において互いに反対側を向いている。２つの第２樹脂側面８４は、ｚ方向において樹脂主面８１と樹脂裏面８２との間に位置しており、ｙ方向において互いに反対側を向いている。

図９は、半導体装置Ａ１の製造方法の一例における一工程を示している。図示された工程においては、被覆部７を形成するために、材料ペースト７０を第１電極４０１に塗布している。材料ペースト７０は特に限定されない。たとえば、被覆部７が焼結Ａｇを含む場合、材料ペースト７０は、Ａｇを含有するペーストである。これにより、無加圧の焼結処理によって焼結Ａｇを形成可能である。

ノズルＮｚの先端（図中における下端）から、材料ペースト７０を吐出しつつ、ノズルＮｚをｘｙ平面に沿って移動させる。この際、ノズルＮｚの先端の第１電極４０１からの高さＨ０は、第１部５１４の高さＨ１よりも高い。このため、ノズルＮｚは、ボンディング部５１１および第１部５１４の直上に位置することが可能である。図示された例においては、高さＨ０は、ループ部５１３のうち第１電極４０１からｚ方向に最も離間する部位の高さよりも低い。

次に、半導体装置Ａ１の作用効果について説明する。

第１電極４０１は、溝部４０５を有する。被覆部７を形成するための材料ペースト７０等は、表面張力によって溝部４０５に沿って広がりやすい。これにより、溝部４０５を設けた領域に被覆部７をより確実に形成することが可能である。半導体素子４の動作時に、電流の遮断による起電力によって生じたエネルギーは、少なくとも一部が熱に変換される。この熱が半導体素子４にとどまると、半導体素子４の温度が過度に高くなってしまう。被覆部７は、第１電極４０１と封止樹脂８との間に介在し、封止樹脂８よりも熱伝導率が高い材質を含む。これにより、第１電極４０１から被覆部７への伝熱が促進され、半導体素子４の過度な温度上昇を抑制することが可能である。したがって、半導体装置Ａ１によれば、アクティブクランプによって吸収可能なエネルギーを増大させることができる。

溝部４０５は、外周部４０５１を有する。外周部４０５１を設けることにより、材料ペースト７０が、第１電極４０１の意図しない領域に広がり、第１電極４０１の外部へと漏れてしまうこと等を抑制することができる。

溝部４０５は、内方部４０５２を有する。材料ペースト７０を内方部４０５２に沿って広げることにより、所望の領域に材料ペースト７０を広げることが可能である。したがって、被覆部７の一部が顕著に厚い構造となることを抑制し、被覆部７の厚さをより均一化することができる。

第１ワイヤ５１は、第１部５１４を有する。第１部５１４は、第１電極４０１の内部から外部に向かって延びている。被覆部７は、第１部５１４に接している。すなわち、被覆部７を形成する際には、材料ペースト７０を供給するノズルＮｚは、第１部５１４の近傍を通過する。第１部５１４がｚ方向と交差する方向に延びており、高さＨ１を低く設定可能である。これにより、ノズルＮｚが第１ワイヤ５１と干渉することを抑制可能であり、より広い領域に被覆部７を形成することが可能である。したがって、半導体装置Ａ１によれば、アクティブクランプによって吸収可能なエネルギーを増大させることができる。

被覆部７の高さＨ０は、第１部５１４の高さＨ１よりも高い。これにより、被覆部７がより多くの部分に接する形態とすることが可能である。たとえば、第１部５１４を被覆部７によって保護することができる。一方で、被覆部７の剥離を第１部５１４によって抑制することができる。

また、被覆部７は、第１部５１４をｚ方向において上側（半導体素子４とは反対側）から覆っている。これにより、被覆部７によって第１部５１４をより確実に保護することができる。

第１部５１４は、ボンディング部５１１と一体的に繋がっている。このため、第１部５１４とボンディング部５１１とが繋がっている部分は、急峻な屈曲形状となりやすい。この部分を被覆部７によって覆うことにより、第１ワイヤ５１の保護効果をより高めることができる。

第１ワイヤ５１は、第１部５１４に繋がる第２部５１５を有する。第２部５１５を有することにより、第１ワイヤ５１は、第１部５１４から急峻にｚ方向の上方に起立した形状となっている。これにより、ループ部５１３の形状を適切なループ形状に維持しつつ、ボンディング部５１２に繋げることができる。

複数の第１ワイヤ５１のボンディング部５１１は、第１電極４０１の外周端縁に沿って配置されている。これにより、ボンディング部５１１によって材料ペースト７０の塗布が妨げられることを抑制することができる。

被覆部７が金属を含む場合、第１電極４０１からの伝熱をさらに高めることができる。被覆部７に含まれる金属として、ＡｇまたはＣｕが選択された場合、被覆部７の熱伝導率をより高めることが可能である。被覆部７が、焼結Ａｇまたは焼結Ｃｕを含む場合、材料ペーストを塗布し、この材料ペーストを焼結することにより、所望の形状の被覆部７をより確実に形成することができる。

被覆部７が金属を含む場合、被覆部７は、第１電極４０１に接した導電部材を構成する。これにより、機能層４０８のある部分から、いずれかの第１ワイヤ５１に至る導通経路を、第１電極４０１に加えて被覆部７によって構成することが可能である。したがって、半導体素子４の低抵抗化を図ることができる。

被覆部７が第１ワイヤ５１のボンディング部５１１に接することにより、被覆部７と第１ワイヤ５１とを相互に伝熱可能な伝熱経路が構成される。このため、たとえば、被覆部７に伝わった熱を第１ワイヤ５１を介して第２リード２へと放熱することが可能である。

また、第１電極４０１がＡｌを含み、被覆部７が焼結Ａｇを含む場合、第１電極４０１と被覆部７との接合強度が不十分である場合がある。しかし、第１ワイヤ５１がＣｕを含む場合、第１電極４０１と第１ワイヤ５１との接合強度、並びに第１ワイヤ５１と被覆部７との接合強度は、いずれも第１電極４０１と被覆部７との接合強度よりも高い。これにより、被覆部７が第１電極４０１から剥離してしまうこと等を抑制することができる。

図１０～図１５は、本開示の変形例および他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。また、各変形例および各実施形態における各部の構成は、相互に組合わせ可能である。

図１０は、半導体装置Ａ１の第１変形例を示す断面図である。本変形例の半導体装置Ａ１１は、第１ワイヤ５１の構成が、上述した半導体装置Ａ１の第１ワイヤ５１と異なっている。

本実施形態の第１ワイヤ５１は、上述の第１部５１４および第２部５１５を有していない。ループ部５１３は、ボンディング部５１１とボンディング部５１２とに繋がっている。また、ループ部５１３は、被覆部７からｚ方向の図中上方に突出している。

本実施形態によっても、アクティブクランプによって吸収可能なエネルギーを増大させることができる。また、本実施形態から理解されるように、第１ワイヤ５１の具体的な構成は、特に限定されない。

図１１は、半導体装置Ａ１の第２変形例を示す要部平面図である。なお、同図においては、理解の便宜上、被覆部７を省略している。本変形例の半導体装置Ａ１２は、溝部４０５の構成が、上述した半導体装置Ａ１と異なっている。

本実施形態の溝部４０５は、外周部４０５１を有しており、内方部４０５２を有していない。第１電極４０１のうち外周部４０５１に囲まれた領域は、平坦な形状である。本実施形態においても、被覆部７は、溝部４０５の外周部４０５１に接し、あるいはｚ方向に視て外周部４０５１よりも内方に配置されている。

本実施形態によっても、アクティブクランプによって吸収可能なエネルギーを増大させることができる。また、本実施形態から理解されるように、溝部４０５の具体的な構成は、特に限定されない。

図１２は、半導体装置Ａ１の第３変形例を示す要部平面図である。なお、同図においては、理解の便宜上、被覆部７を省略している。本変形例の半導体装置Ａ１３は、溝部４０５の構成が、上述した例と異なっている。

本実施形態の溝部４０５は、格子部４０５３を有しており、上述の外周部４０５１を有していない。格子部４０５３は、ｘ方向およびｙ方向に沿った格子状であり、上述の内方部４０５２と同様の形状である。本実施形態においても、格子部４０５３は、被覆部７によって覆われている。

本実施形態によっても、アクティブクランプによって吸収可能なエネルギーを増大させることができる。また、本実施形態から理解されるように、溝部４０５の具体的な構成は、特に限定されない。

図１３は、本開示の第２実施形態に係る半導体装置を示す要部拡大断面図である。本実施形態の半導体装置Ａ２は、主に第１電極４０１の構成が上述した実施形態と異なっている。

本実施形態の第１電極４０１は、第１層４０１１および第２層４０１２を含む。

第２層４０１２は、素子本体４０（素子主面４０ａ）と第１層４０１１との間に介在している。第２層４０１２は、第１層４０１１に接している。なお、第２層４０１２と素子本体４０（素子主面４０ａ）との間に、さらに他の層が介在していてもよい。第２層４０１２は、Ａｌ、Ａｌ－Ｓｉ、Ｃｕ等に代表される金属またはこれらの合金等を含む層である。

第１層４０１１は、第２層４０１２上に積層されている。第１層４０１１は、スリット４０１３を有する。スリット４０１３は、第１層４０１１をｚ方向に貫通している。本実施形態においては、第１層４０１１のスリット４０１３と第２層４０１２のうちｚ方向にみてスリット４０１３と重なる部分とによって、溝部４０５が構成されている。

本実施形態によっても、アクティブクランプによって吸収可能なエネルギーを増大させることができる。また、本実施形態から理解されるように、溝部４０５の具体的な構成は、特に限定されない。

図１４および図１５は、本開示の第３実施形態に係る半導体装置を示す要部平面図および要部拡大断面図である。図１４においては、理解の便宜上、被覆部７を省略している。本実施形態の半導体装置Ａ３は、主に第１電極４０１の構成が、上述した実施形態と異なっている。

本実施形態の第１電極４０１は、第１層４０１１と、酸化層４０６およびめっき層４０７を有する。

酸化層４０６は、第１層４０１１に含まれる金属が、表層において酸化された層である。酸化層４０６は、ｚ方向に視て、溝部４０５の外周部４０５１よりも外側に配置されている。酸化層４０６は、たとえば焼結Ａｇを含む被覆部７を形成するための材料ペースト７０に対する濡れ性が、第１層４０１１よりも低い。

めっき層４０７は、第１層４０１１上にめっきによって形成された層である。めっき層４０７は、たとえば焼結Ａｇを含む被覆部７を形成するための材料ペースト７０に対する濡れ性が、第１層４０１１の材料よりも高い材質を含む。たとえば、第１層４０１１がＣｕを含む場合、めっき層４０７は、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ等を含む。めっき層４０７は、ｚ方向に視て、外周部４０５１の内方に配置されている。めっき層４０７は、内方部４０５２を覆っていてもよいし、内方部４０５２を避けた位置に配置されていてもよい。

本実施形態によっても、アクティブクランプによって吸収可能なエネルギーを増大させることができる。また、酸化層４０６を備えることにより、被覆部７を形成するための材料ペースト７０が、外周部４０５１を超えてさらに外側の領域に広がってしまうことを抑制することができる。また、めっき層４０７を備えることにより、被覆部７を形成するための材料ペースト７０を、外周部４０５１の内方の領域において、より広く拡げることができる。

本開示に係る半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本開示に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。本開示は、以下の付記に記載した実施形態を含む。

付記１．
半導体を含む素子本体および前記素子本体上に配置された第１電極を有する半導体素子と、
前記半導体素子を覆う封止樹脂と、
前記第１電極と前記封止樹脂との間に介在し、且つ前記封止樹脂よりも熱伝導率が高い材質を含む被覆部と、を備え、
前記第１電極は、前記被覆部に接する溝部を有する、半導体装置。
付記２．
前記第１電極は、第１層を有し、
前記溝部は、前記第１層が凹んだ部位である、付記１に記載の半導体装置。
付記３．
前記第１電極は、第１層と、前記素子本体と前記第１層との間に介在し且つ前記第１層に接する第２層と、を含み、
前記溝部は、前記第１層に形成されたスリットと、当該スリットから露出する前記第２層と、によって構成されている、付記１に記載の半導体装置。
付記４．
前記溝部は、前記第１電極の外周端縁に沿った外周部を有する、付記１ないし３のいずれかに記載の半導体装置。
付記５．
前記溝部は、前記外周部の内方に位置する内方部を有する、付記４に記載の半導体装置。
付記６．
前記内方部は、格子状である、付記５に記載の半導体装置。
付記７．
前記第１電極は、前記外周部の外側に配置された酸化層を含む、付記４ないし６のいずれかに記載の半導体装置。
付記８．
前記第１電極は、前記外周部の内方に配置されためっき層を含む、付記４ないし７のいずれかに記載の半導体装置。
付記９．
前記被覆部は、金属を含む、付記１ないし８のいずれかに記載の半導体装置。
付記１０．
前記被覆部は、ＡｇまたはＣｕを含む、付記９に記載の半導体装置。
付記１１．
前記被覆部は、焼結Ａｇまたは焼結Ｃｕを含む、付記１０に記載の半導体装置。
付記１２．
前記第１電極は、Ａｌを含む、付記９ないし１１のいずれかに記載の半導体装置。
付記１３．
前記第１電極に接合された第１ワイヤをさらに備え、
前記第１ワイヤは、前記半導体素子の厚さ方向に視て、前記第１電極の内部から前記第１電極の外部に向かって延びる第１部を含み、
前記被覆部は、前記第１ワイヤの前記第１部に接する、付記１ないし１２のいずれかに記載の半導体装置。
付記１４．
前記厚さ方向において、前記被覆部の前記第１電極から最も離れた部位までの距離は、前記第１部の前記第１電極から最も離れた部位までの距離よりも大きい、付記１３に記載の半導体装置。
付記１５．
前記被覆部は、前記第１部の少なくとも一部を、前記厚さ方向における前記半導体素子とは反対側から覆っている、付記１４に記載の半導体装置。
付記１６．
前記第１ワイヤは、前記第１部に対して前記第１電極とは反対側に繋がり、且つ前記厚さ方向に沿って前記半導体素子から離れる側に起立した第２部を有する、付記１３ないし１５のいずれかに記載の半導体装置。
付記１７．
前記第１ワイヤは、Ｃｕを含む、付記１３ないし１６のいずれかに記載の半導体装置。

Ａ１，Ａ１１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ２，Ａ３：半導体装置
１：第１リード ２：第２リード ３：第３リード
４：半導体素子 ７：被覆部 ８：封止樹脂
１１：ダイパッド部 １２：延出部 ２１：パッド部
２２：端子部 ３１：パッド部 ３２：端子部
４０：素子本体 ４０ａ：素子主面 ４０ｂ：素子裏面
４８：制御部 ５１：第１ワイヤ ５２：第２ワイヤ
７０：材料ペースト ８１：樹脂主面 ８２：樹脂裏面
８３：第１樹脂側面 ８４：第２樹脂側面
１１１：ダイパッド主面 １１２：ダイパッド裏面
４０１：第１電極 ４０２：第２電極 ４０３：第３電極
４０５：溝部 ４０６：酸化層 ４０７：めっき層
４０８：機能層 ５１１，５１２：ボンディング部
５１３：ループ部 ５１４：第１部 ５１５：第２部
５２１，５２２：ボンディング部 ５２３：ループ部
４０１１：第１層 ４０１２：第２層
４０１３：スリット ４０５１：外周部
４０５２：内方部 ４０５３：格子部
Ｈ０，Ｈ１：高さ Ｎｚ：ノズル

Claims (16)

1. 半導体を含む素子本体および前記素子本体上に配置された第１電極を有する半導体素子と、
   前記半導体素子を覆う封止樹脂と、
   前記第１電極と前記封止樹脂との間に介在し、且つ前記封止樹脂よりも熱伝導率が高い材質を含む被覆部と、を備え、
   前記第１電極は、前記被覆部に接する溝部を有し、
   前記第１電極に接合された第１ワイヤをさらに備え、
   前記第１ワイヤは、ボンディング部および第１部を有し、
   前記ボンディング部は、キャピラリを用いたボンディングによって前記第１電極に接合されたファーストボンディング部であり、
   前記第１部は、前記ボンディング部に一体的に繋がり、且つ、前記半導体素子の厚さ方向に視て、前記第１電極の内部から前記第１電極の外部に向かって前記厚さ方向と直角である平面に平行に延びる第１部を含み、
   前記被覆部は、前記第１ワイヤの前記第１部に接する、半導体装置。
2. 前記第１電極は、第１層を有し、
   前記溝部は、前記第１層が凹んだ部位である、請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記第１電極は、第１層と、前記素子本体と前記第１層との間に介在し且つ前記第１層に接する第２層と、を含み、
   前記溝部は、前記第１層に形成されたスリットと、当該スリットから露出する前記第２層と、によって構成されている、請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記溝部は、前記第１電極の外周端縁に沿った外周部を有する、請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置。
5. 前記溝部は、前記外周部の内方に位置する内方部を有する、請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記内方部は、格子状である、請求項５に記載の半導体装置。
7. 前記第１電極は、前記外周部の外側に配置された酸化層を含む、請求項４ないし６のいずれかに記載の半導体装置。
8. 前記第１電極は、前記外周部の内方に配置されためっき層を含む、請求項４ないし７のいずれかに記載の半導体装置。
9. 前記被覆部は、金属を含む、請求項１ないし８のいずれかに記載の半導体装置。
10. 前記被覆部は、ＡｇまたはＣｕを含む、請求項９に記載の半導体装置。
11. 前記被覆部は、焼結Ａｇまたは焼結Ｃｕを含む、請求項１０に記載の半導体装置。
12. 前記第１電極は、Ａｌを含む、請求項９ないし１１のいずれかに記載の半導体装置。
13. 前記厚さ方向において、前記被覆部の前記第１電極から最も離れた部位までの距離は、前記第１部の前記第１電極から最も離れた部位までの距離よりも大きい、請求項１ないし１２のいずれかに記載の半導体装置。
14. 前記被覆部は、前記第１部の少なくとも一部を、前記厚さ方向における前記半導体素子とは反対側から覆っている、請求項１３に記載の半導体装置。
15. 前記第１ワイヤは、前記第１部に対して前記第１電極とは反対側に繋がり、且つ前記厚さ方向に沿って前記半導体素子から離れる側に起立した第２部を有する、請求項１ないし１４のいずれかに記載の半導体装置。
16. 前記第１ワイヤは、Ｃｕを含む、請求項１ないし１５のいずれかに記載の半導体装置。