JPWO2020071185A1 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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図1〜図11は、本開示の第1実施形態にかかる半導体装置を示している。第1実施形態の半導体装置A1は、複数の半導体素子10、支持基板20、複数の導電性接合層3、入力端子41,42、出力端子43、一対のゲート端子44A,44B、一対の検出端子45A,45B、複数のダミー端子46、一対の側方端子47A,47B、複数のブロック電極48、絶縁板49、複数のリード部材51、複数のワイヤ部材6、および、封止樹脂7を備えている。なお、入力端子41,42、出力端子43、一対のゲート端子44A,44B、一対の検出端子45A,45B、複数のダミー端子46、および、一対の側方端子47A,47Bを総称して端子40ということがある。
48は、平面視形状が矩形である角柱状である。なお、各ブロック電極48の形状は、これに限定されず、平面視形状が円形の円柱状であってもよい。
図20は、第2実施形態にかかる半導体装置を示している。図20は、第2実施形態の半導体装置A2を示す断面図であって、第1実施形態の図10に示す断面に相当する。なお、図20においては、支持基板20の一部、半導体素子10A、一部の導電性接合層3およびリード部材51以外については省略する。省略したものについては、上記第1実施形態あるいはその変形例と略同等に構成される。半導体装置A2は、第1実施形態と比較して、支持基板20の構成が異なる。具体的には、導電性基板22A,22Bが、絶縁基板21ではなく、DBC(Direct Bonded Copper)基板と呼ばれる構造体の上に、導電性基板22A,22Bが支持されている。本実施形態においては、DBC基板である場合を示すが、これに限定されず、たとえばDBA(Direct Bonded Aluminum)基板であってもよい。
図22は、第3実施形態にかかる半導体装置を示している。図22は、第3実施形態の半導体装置A3を示す断面図であって、第2実施形態の図20に示す断面に相当する。よって、図22においても、支持基板20の一部、半導体素子10A、一部の導電性接合層3およびリード部材51以外については省略する。半導体装置A3は、第1実施形態および第2実施形態と比較して、支持基板20の構成が異なる。具体的には、半導体装置A3は、第2実施形態と比較して、導電性基板22A,22Bを備えていない点、および、主面金属層27の、主面金属層27Aの厚みと主面金属層27Bとの厚みが違う点で異なる。
図24は、第4実施形態にかかる半導体装置を示している。図24は、第4実施形態の半導体装置A4を示す断面図であって、第2実施形態の図20に示す断面に相当する。よって、図24においても、支持基板20の一部、半導体素子10A、一部の導電性接合層3およびリード部材51以外については省略する。半導体装置A4は、第1ないし第3実施形態と比較して、支持基板20の構成が異なる。具体的には、半導体装置A4は、第3実施形態と比較して、主面金属層27の主面金属層27A,27Bだけでなく、裏面金属層28の裏面金属層28A,28Bも、それらの厚みが異なっている。
図26は、第5実施形態にかかる半導体装置を示している。図26は、第5実施形態の半導体装置A5を示す断面図であって、第2実施形態の図20に示す断面に相当する。よって、図26においても、支持基板20の一部、半導体素子10A、一部の導電性接合層3およびリード部材51以外については省略する。半導体装置A5は、第1ないし第4実施形態と比較して、支持基板20の構成が異なる。具体的には、半導体装置A5は、導電性基板22A,22Bの厚さが略同じであり、かつ、導電性基板22Aが絶縁基板21によって支持され、導電性基板22BがDBC基板によって支持されている。
図27および図28は、第6実施形態にかかる半導体装置を示している。図27は、第6実施形態の半導体装置A6を示す平面図であって、封止樹脂7を想像線(二点鎖線)で示している。図28は、図27のXXVIII−XXVIII線に沿う断面図である。半導体装置A6は、第1実施形態と比較して、入力端子41,42および出力端子43の形状および配置が異なる。
第1方向において互いに反対側を向く素子主面および素子裏面を有しており、前記素子主面に主面電極および前記素子裏面に裏面電極が形成された半導体素子と、
前記素子裏面に対向する第1主面を有しており、前記裏面電極が導通接合された第1電極部材と、
前記第1主面と同じ方向を向く第2主面を有しており、前記第1方向に直交する第2方向において前記第1電極部材と離間して配置された第2電極部材と、
前記第2方向に延びており、前記主面電極と前記第2電極部材とを導通接続する接続部材と、
を備えており、
前記接続部材は、前記第2主面よりも前記第2主面が向く方向に配置され、かつ、導電性接合層を介して前記主面電極に接合されており、
前記第1電極部材、前記半導体素子、および、前記導電性接合層は、前記第2方向に見て、前記第2電極部材に重なる、
半導体装置。
[付記2]
前記素子主面と同じ方向を向く絶縁部材主面を有しており、前記絶縁部材主面が向く方向側において、前記第1電極部材および前記第2電極部材を支持する絶縁部材をさらに備えている、
付記1に記載の半導体装置。
[付記3]
前記第1電極部材は、第1接合材を介して前記絶縁部材の上に接合された第1導電性基板であり、
前記第2電極部材は、第2接合材を介して前記絶縁部材の上に接合された第2導電性基板である、
付記2に記載の半導体装置。
[付記4]
各々が前記絶縁部材主面の上に形成され、かつ、互いに離間して配置された第1主面金属層および第2主面金属層をさらに備えており、
前記第1電極部材は、第1接合材を介して前記第1主面金属層の上に接合された第1導電性基板であり、
前記第2電極部材は、第2接合材を介して前記第2主面金属層の上に接合された第2導電性基板である、
付記2に記載の半導体装置。
[付記5]
前記第2導電性基板の前記第1方向の寸法は、前記第1導電性基板の前記第1方向の寸法よりも大きい、
付記4に記載の半導体装置。
[付記6]
前記第1導電性基板は、銅基板、あるいは、グラファイト基板と当該グラファイト基板の前記第1方向における両面に銅材が形成された複合基板である、
付記3ないし付記5のいずれか一項に記載の半導体装置。
[付記7]
前記第2導電性基板は、銅基板、あるいは、グラファイト基板と当該グラファイト基板の前記第1方向における両面に銅材が形成された複合基板である、
付記3ないし付記6のいずれか一項に記載の半導体装置。
[付記8]
前記第1電極部材は、前記絶縁部材主面の上に形成された第1主面金属層であり、
前記第2電極部材は、前記絶縁部材主面の上に形成され、前記第1主面金属層から離間して配置された第2主面金属層である、
付記2に記載の半導体装置。
[付記9]
前記第2主面金属層の前記第1方向の寸法は、前記第1主面金属層の前記第1方向の寸法よりも大きい、
付記4または付記8に記載の半導体装置。
[付記10]
前記絶縁部材は、互いに離間した第1絶縁基板および第2絶縁基板を含んでおり、
前記第1電極部材は、前記第1方向に見て前記第1絶縁基板に重なり、かつ、前記第1絶縁基板に支持されており、
前記第2電極部材は、前記第1方向に見て前記第2絶縁基板に重なり、かつ、前記第2絶縁基板に支持されている、
付記3ないし付記9のいずれか一項に記載の半導体装置。
[付記11]
前記第1絶縁基板および前記第2絶縁基板は、前記第2方向に見て重なる、
付記10に記載の半導体装置。
[付記12]
前記絶縁部材は、前記第1方向において前記絶縁部材主面と反対側を向く絶縁基板裏面を有しており、
前記絶縁基板裏面に形成された裏面金属層をさらに備えている、
付記2ないし付記11のいずれか一項に記載の半導体装置。
[付記13]
前記接続部材は、前記第2電極部材にレーザ溶接によって接合されている、
付記1ないし付記12のいずれか一項に記載の半導体装置。
[付記14]
前記半導体素子は、パワーMOSFETである、
付記1ないし付記13のいずれか一項に記載の半導体装置。
[付記15]
前記導電性接合層は、焼結金属によって構成されている、
付記1ないし付記14のいずれか一項に記載の半導体装置。
[付記16]
前記半導体素子、前記接続部材、前記導電性接合層、前記第1電極部材、および、前記第2電極部材を覆う封止樹脂をさらに備えている、
付記1ないし付記15のいずれか一項に記載の半導体装置。
[付記17]
第1方向において互いに反対側を向く素子主面および素子裏面を有しており、前記素子主面に主面電極および前記素子裏面に裏面電極が形成された半導体素子と、
前記素子主面と同じ方向を向く第1主面を有する第1電極部材と、
前記第1主面と同じ方向を向く第2主面を有し、前記第1方向に直交する第2方向において前記第1電極部材と離間する第2電極部材と、
を備えた半導体装置の製造方法であって、
前記素子裏面と前記第1主面とが互い対向した姿勢で、前記半導体素子を前記第1電極部材に載置するマウント工程と、
導電性接合層を介して前記主面電極と接続部材とを導通させる接続工程と、
前記接続部材を前記第2電極部材に接合する接合工程と、
を有しており、
前記接続部材は、前記第2主面よりも前記第2主面が向く方向に配置されており、
前記第1電極部材の少なくとも一部、前記半導体素子、および、前記導電性接合層は、前記第2方向に見て、前記第2電極部材に重なる、半導体装置の製造方法。
Claims (17)
- 第1方向において互いに反対側を向く素子主面および素子裏面を有しており、前記素子主面に主面電極および前記素子裏面に裏面電極が形成された半導体素子と、
前記素子裏面に対向する第1主面を有しており、前記裏面電極が導通接合された第1電極部材と、
前記第1主面と同じ方向を向く第2主面を有しており、前記第1方向に直交する第2方向において前記第1電極部材と離間して配置された第2電極部材と、
前記第2方向に延びており、前記主面電極と前記第2電極部材とを導通接続する接続部材と、
を備えており、
前記接続部材は、前記第2主面よりも前記第2主面が向く方向に配置され、かつ、導電性接合層を介して前記主面電極に接合されており、
前記第1電極部材、前記半導体素子、および、前記導電性接合層は、前記第2方向に見て、前記第2電極部材に重なる、
半導体装置。 - 前記素子主面と同じ方向を向く絶縁部材主面を有しており、前記絶縁部材主面が向く方向側において、前記第1電極部材および前記第2電極部材を支持する絶縁部材をさらに備えている、
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1電極部材は、第1接合材を介して前記絶縁部材の上に接合された第1導電性基板であり、
前記第2電極部材は、第2接合材を介して前記絶縁部材の上に接合された第2導電性基板である、
請求項2に記載の半導体装置。 - 各々が前記絶縁部材主面の上に形成され、かつ、互いに離間して配置された第1主面金属層および第2主面金属層をさらに備えており、
前記第1電極部材は、第1接合材を介して前記第1主面金属層の上に接合された第1導電性基板であり、
前記第2電極部材は、第2接合材を介して前記第2主面金属層の上に接合された第2導電性基板である、
請求項2に記載の半導体装置。 - 前記第2導電性基板の前記第1方向の寸法は、前記第1導電性基板の前記第1方向の寸法よりも大きい、
請求項4に記載の半導体装置。 - 前記第1導電性基板は、銅基板、あるいは、グラファイト基板と当該グラファイト基板の前記第1方向における両面に銅材が形成された複合基板である、
請求項3ないし請求項5のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記第2導電性基板は、銅基板、あるいは、グラファイト基板と当該グラファイト基板の前記第1方向における両面に銅材が形成された複合基板である、
請求項3ないし請求項6のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記第1電極部材は、前記絶縁部材主面の上に形成された第1主面金属層であり、
前記第2電極部材は、前記絶縁部材主面の上に形成され、前記第1主面金属層から離間して配置された第2主面金属層である、
請求項2に記載の半導体装置。 - 前記第2主面金属層の前記第1方向の寸法は、前記第1主面金属層の前記第1方向の寸法よりも大きい、
請求項4または請求項8に記載の半導体装置。 - 前記絶縁部材は、互いに離間した第1絶縁基板および第2絶縁基板を含んでおり、
前記第1電極部材は、前記第1方向に見て前記第1絶縁基板に重なり、かつ、前記第1絶縁基板に支持されており、
前記第2電極部材は、前記第1方向に見て前記第2絶縁基板に重なり、かつ、前記第2絶縁基板に支持されている、
請求項3ないし請求項9のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記第1絶縁基板および前記第2絶縁基板は、前記第2方向に見て重なる、
請求項10に記載の半導体装置。 - 前記絶縁部材は、前記第1方向において前記絶縁部材主面と反対側を向く絶縁基板裏面を有しており、
前記絶縁基板裏面に形成された裏面金属層をさらに備えている、
請求項2ないし請求項11のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記接続部材は、前記第2電極部材にレーザ溶接によって接合されている、
請求項1ないし請求項12のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記半導体素子は、パワーMOSFETである、
請求項1ないし請求項13のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記導電性接合層は、焼結金属によって構成されている、
請求項1ないし請求項14のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記半導体素子、前記接続部材、前記導電性接合層、前記第1電極部材、および、前記第2電極部材を覆う封止樹脂をさらに備えている、
請求項1ないし請求項15のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 第1方向において互いに反対側を向く素子主面および素子裏面を有しており、前記素子主面に主面電極および前記素子裏面に裏面電極が形成された半導体素子と、
前記素子主面と同じ方向を向く第1主面を有する第1電極部材と、
前記第1主面と同じ方向を向く第2主面を有し、前記第1方向に直交する第2方向において前記第1電極部材と離間する第2電極部材と、
を備えた半導体装置の製造方法であって、
前記素子裏面と前記第1主面とが互い対向した姿勢で、前記半導体素子を前記第1電極部材に載置するマウント工程と、
導電性接合層を介して前記主面電極と接続部材とを導通させる接続工程と、
前記接続部材を前記第2電極部材に接合する接合工程と、
を有しており、
前記接続部材は、前記第2主面よりも前記第2主面が向く方向に配置されており、
前記第1電極部材の少なくとも一部、前記半導体素子、および、前記導電性接合層は、前記第2方向に見て、前記第2電極部材に重なる、半導体装置の製造方法。
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