WO2018198990A1 - 電子部品および半導体装置 - Google Patents
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- H01L2224/056—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/05638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/05644—Gold [Au] as principal constituent
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- H01L2224/05638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/05647—Copper [Cu] as principal constituent
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- H01L2224/05638—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/05655—Nickel [Ni] as principal constituent
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- H01L2224/056—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/05663—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
- H01L2224/05666—Titanium [Ti] as principal constituent
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- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
- H01L2224/061—Disposition
- H01L2224/0618—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
- H01L2224/06181—On opposite sides of the body
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- H01L2224/11—Manufacturing methods
- H01L2224/11011—Involving a permanent auxiliary member, i.e. a member which is left at least partly in the finished device, e.g. coating, dummy feature
- H01L2224/11013—Involving a permanent auxiliary member, i.e. a member which is left at least partly in the finished device, e.g. coating, dummy feature for holding or confining the bump connector, e.g. solder flow barrier
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- H01L2224/11—Manufacturing methods
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- H01L2224/1146—Plating
- H01L2224/11462—Electroplating
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- H01L2224/1183—Reworking, e.g. shaping
- H01L2224/1184—Reworking, e.g. shaping involving a mechanical process, e.g. planarising the bump connector
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- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/12105—Bump connectors formed on an encapsulation of the semiconductor or solid-state body, e.g. bumps on chip-scale packages
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- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/1301—Shape
- H01L2224/13016—Shape in side view
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- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/1302—Disposition
- H01L2224/13022—Disposition the bump connector being at least partially embedded in the surface
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- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
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- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13147—Copper [Cu] as principal constituent
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- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/29101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
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- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/29198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
- H01L2224/29298—Fillers
- H01L2224/29299—Base material
- H01L2224/293—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/29338—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/29339—Silver [Ag] as principal constituent
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- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Definitions
- the present invention relates to an electronic component and a semiconductor device.
- Patent Document 1 discloses a power module semiconductor device as an example of an electronic component.
- This power module semiconductor device includes a ceramic substrate.
- a semiconductor device and terminal electrodes are disposed on the ceramic substrate.
- the terminal electrode is drawn from the inner region of the ceramic substrate to the outer region across the side surface of the ceramic substrate.
- the terminal electrode is electrically connected to the semiconductor device via a bonding wire.
- a columnar electrode is erected on the semiconductor device. Part of the ceramic substrate, semiconductor device, columnar electrode, and terminal electrode is sealed with a resin layer. The resin layer is formed over the entire outer surface of the ceramic substrate.
- the heat generated in the semiconductor device is easily applied to the resin layer. Therefore, the heat in the resin layer is dissipated out of the resin layer by pulling out the terminal electrode out of the resin layer.
- the terminal electrode needs to be connected to the semiconductor device via a connection member such as a bonding wire. The miniaturization of electronic components is hindered by this kind of design.
- an embodiment of the present invention provides an electronic component and a semiconductor device that can achieve both reduction in size and improvement in heat dissipation.
- One embodiment of the present invention includes a substrate having a first main surface on one side and a second main surface on the other side, a first chip main surface on one side and a second chip main surface on the other side, and the first A plurality of electrodes formed on one chip main surface and / or the second chip main surface, and a chip disposed on the first main surface of the substrate and the second main surface of the substrate are exposed.
- an electronic component including a plurality of external terminals formed through the sealing insulating layer so as to be exposed from the sealing main surface and electrically connected to the plurality of electrodes of the chip, respectively.
- the second main surface of the substrate is exposed from the sealing insulating layer. Therefore, the heat generated in the chip can be dissipated from the second main surface of the substrate to the outside without pulling out the external terminal from the side surface of the substrate.
- One embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate having a first main surface on one side and a second main surface on the other side, a main surface insulating layer formed on the first main surface of the semiconductor substrate, and a plurality of insulating layers
- a semiconductor chip having an electrode and disposed on the main surface insulating layer, and sealing the semiconductor chip on the first main surface of the semiconductor substrate so as to expose the second main surface of the semiconductor substrate;
- a sealing insulating layer having a sealing main surface facing the first main surface of the semiconductor substrate, and formed through the sealing insulating layer so as to be exposed from the sealing main surface of the sealing insulating layer; And a plurality of external terminals electrically connected to the plurality of electrodes of the semiconductor chip, respectively.
- the second main surface of the semiconductor substrate is exposed from the sealing insulating layer. Therefore, the heat generated in the semiconductor chip can be dissipated from the second main surface of the semiconductor substrate to the outside without pulling out the external terminal from the side surface of the semiconductor substrate.
- the main surface insulating layer is formed on the first main surface of the semiconductor substrate.
- FIG. 1 is a perspective view of an electronic component according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a plan view for explaining the internal structure of the electronic component shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
- FIG. 5A is a cross-sectional view for explaining an example of a method for manufacturing the electronic component of FIG.
- FIG. 5B is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 5A.
- FIG. 5C is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 5B.
- FIG. 5D is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 5C.
- FIG. 5A is a cross-sectional view for explaining an example of a method for manufacturing the electronic component of FIG.
- FIG. 5B is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 5A.
- FIG. 5C is a cross-section
- FIG. 5E is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 5D.
- FIG. 5F is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 5E.
- FIG. 5G is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 5F.
- FIG. 5H is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 5G.
- FIG. 5I is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 5H.
- FIG. 5J is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 5I.
- FIG. 5K is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 5J.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of a portion corresponding to FIG.
- FIG. 7 is a cross-sectional view of a portion corresponding to FIG. 4, and is a view for explaining the structure of the electronic component of FIG.
- FIG. 8 is a cross-sectional view of a portion corresponding to FIG. 3, and is a view for explaining the structure of an electronic component according to the third embodiment of the present invention.
- 9 is a cross-sectional view of a portion corresponding to FIG. 4, and is a view for explaining the structure of the electronic component of FIG.
- FIG. 10A is a cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the electronic component of FIG.
- FIG. 10B is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 10A.
- FIG. 10C is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 10B.
- FIG. 10D is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 10C.
- FIG. 10E is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 10D.
- FIG. 11 is a cross-sectional view of a portion corresponding to FIG. 3, and is a view for explaining the structure of an electronic component according to the fourth embodiment of the present invention.
- 12A is a cross-sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the electronic component of FIG.
- FIG. 12B is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 12A.
- FIG. 12C is a cross-sectional view showing a step subsequent to FIG. 12B.
- FIG. 13 is a cross-sectional view of a portion corresponding to FIG. 3, and is a view for explaining the structure of an electronic component according to the fifth embodiment of the present invention.
- FIG. 14 is a view for explaining the structure of an electronic component according to the sixth embodiment of the present invention.
- FIG. 15 is a plan view for explaining the internal structure of the electronic component according to the seventh embodiment of the present invention.
- 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI in FIG.
- FIG. 17 is a circuit diagram for explaining the electrical structure of the electronic component shown in FIG.
- FIG. 18 is a cross-sectional view of a portion corresponding to FIG. 3, and is a view for explaining the structure of an electronic component according to the eighth embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a perspective view of an electronic component 1 according to the first embodiment of the present invention.
- the electronic component 1 is a semiconductor device including a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Field Effect Transistor) as an example of a semiconductor switching element.
- the electronic component 1 may include a MISFET that performs switching control of a large current.
- the MISFET has a so-called vertical structure having a gate electrode, a source electrode and a source sense electrode on one side of the chip and a drain electrode on the other side of the chip.
- an electronic component 1 includes a rectangular parallelepiped component body 2.
- the component body 2 includes a mounting surface 3 on one side, a non-mounting surface 4 on the other side, and a side surface 5 that connects the mounting surface 3 and the non-mounting surface 4.
- the mounting surface 3 is a facing surface that faces the connection target when the electronic component 1 is mounted on the connection target such as a mounting board.
- the mounting surface 3 and the non-mounting surface 4 are formed in a quadrangular shape (in this embodiment, a rectangular shape) in a plan view (hereinafter simply referred to as “plan view”) viewed from the normal direction.
- the side surface 5 of the component body 2 may be a ground surface.
- the side surface 5 may have a grinding trace.
- the component body 2 has a laminated structure including a substrate 6, a main surface insulating layer 7 and a sealing insulating layer 8.
- the substrate 6 is formed in a rectangular parallelepiped shape.
- the substrate 6 includes a first substrate main surface 9 on one side, a second substrate main surface 10 on the other side, and a substrate side surface 11 connecting the first substrate main surface 9 and the second substrate main surface 10.
- the substrate 6 efficiently dissipates heat generated by the MISFET to the outside.
- the first substrate main surface 9 and the second substrate main surface 10 are formed in a quadrangular shape (in this embodiment, a rectangular shape) in plan view.
- the second substrate main surface 10 of the substrate 6 forms the non-mounting surface 4 of the component main body 2.
- a substrate side surface 11 of the substrate 6 forms a part of the side surface 5 of the component main body 2.
- the substrate 6 is preferably made of a material having a thermal conductivity of 100 W / mK or more.
- the substrate 6 may include a substrate formed of a material used for manufacturing a semiconductor element, a semiconductor device, or the like. That is, the substrate 6 may include a semiconductor substrate.
- the semiconductor substrate is superior to other materials in terms of thermal conductivity, availability, workability, cost, and the like.
- the thickness thereof is preferably 50 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less in consideration of stress on the MISFET and heat dissipation.
- the substrate 6 may be a semiconductor substrate to which impurities are added, or may be a semiconductor substrate to which no impurities are added.
- the semiconductor substrate may be a single crystal substrate or a polycrystalline substrate.
- the semiconductor substrate may include a silicon substrate, a silicon carbide substrate, a sapphire substrate, or a compound semiconductor substrate.
- the compound semiconductor substrate may include a nitride semiconductor substrate and an oxide semiconductor substrate. In this embodiment, an example in which the substrate 6 is formed of a silicon substrate as an example of a semiconductor substrate will be described.
- the main surface insulating layer 7 covers the entire area of the first substrate main surface 9 of the substrate 6.
- the main surface insulating layer 7 is provided to insulate between the MISFET and the substrate 6.
- the main surface insulating layer 7 also insulates between the MISFET and the heat sink.
- the main surface insulating layer 7 forms part of the side surface 5 of the component main body 2.
- the main surface insulating layer 7 preferably has a breakdown electric field strength of at least 1 MV / cm or more.
- the main surface insulating layer 7 may contain at least one of silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, and aluminum oxynitride.
- the main surface insulating layer 7 is preferably formed by a semiconductor manufacturing process such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a PVD (Physical Vapor Deposition) method. According to these methods, the film quality of the main surface insulating layer 7 can be improved.
- CVD Chemical Vapor Deposition
- PVD Physical Vapor Deposition
- the main surface insulating layer 7 having a sufficiently high dielectric breakdown electric field strength can be formed while having a relatively small thickness. Moreover, the fall of heat conductivity can be suppressed by making the thickness of the main surface insulating layer 7 small. Moreover, the further heat dissipation effect can be acquired by connecting a heat radiator etc. to the 2nd board
- the thickness of the main surface insulating layer 7 may be not less than 0.1 ⁇ m and not more than 100 ⁇ m.
- the thickness of the main surface insulating layer 7 is preferably 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less in view of thermal conductivity and manufacturing efficiency.
- the main surface insulating layer 7 is preferably formed of an insulating material having a relatively high thermal conductivity.
- the thermal conductivity of silicon nitride is higher than the thermal conductivity of silicon oxide. Therefore, silicon nitride is preferably used as the insulating material of the main surface insulating layer 7. In addition to silicon nitride, an insulating material having a thermal conductivity higher than that of silicon oxide is suitable as an insulating material for the main surface insulating layer 7.
- the sealing insulating layer 8 is formed in a rectangular parallelepiped shape.
- the sealing insulating layer 8 protects the MISFET from moisture and the like.
- the sealing insulating layer 8 includes a first sealing main surface 12 on one side, a second sealing main surface 13 on the other side, and a seal that connects the first sealing main surface 12 and the second sealing main surface 13.
- a stop surface 14 is included.
- the first sealing main surface 12 and the second sealing main surface 13 are formed in a quadrangular shape (in this embodiment, a rectangular shape) in plan view.
- the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8 forms the mounting surface 3 of the component body 2.
- the second sealing main surface 13 of the sealing insulating layer 8 is connected to the main surface insulating layer 7.
- the sealing side surface 14 of the sealing insulating layer 8 forms a part of the side surface 5 of the component main body 2.
- the sealing side surface 14 of the sealing insulating layer 8 and the substrate side surface 11 of the substrate 6 are formed substantially flush with each other.
- the sealing insulating layer 8 may include at least one of silicon oxide, silicon nitride, polyimide resin, or epoxy resin.
- the sealing insulating layer 8 may include a positive type or negative type photoresist.
- the sealing insulating layer 8 is made of a sealing resin layer containing an epoxy resin.
- the thickness of the sealing insulating layer 8 is larger than the thickness of the main surface insulating layer 7.
- the thickness of the sealing insulating layer 8 may be 10 ⁇ m or more and 8000 ⁇ m or less (about 300 ⁇ m in the present embodiment).
- the electronic component 1 includes a gate external terminal 15, a source external terminal 16, a source sense external terminal 17 and a drain external terminal 18.
- the gate external terminal 15, the source external terminal 16, and the source sense external terminal 17 are each formed as a chip-side external terminal.
- the drain external terminal 18 is formed as a wiring layer side external terminal.
- the gate external terminal 15, the source external terminal 16, the source sense external terminal 17 and the drain external terminal 18 are electrically connected to a gate terminal electrode 28, a source terminal electrode 29, a source sense terminal electrode 30 and a drain terminal electrode 31, respectively, of the MISFET 24 which will be described later. (See also FIG. 5 and the like).
- the gate external terminal 15, the source external terminal 16, and the source sense external terminal 17 are formed in a region on one end portion side of the component body 2 in a plan view.
- the drain external terminal 18 is formed in a region on the other end portion side of the component main body 2 in plan view.
- the gate external terminal 15, the source external terminal 16, the source sense external terminal 17 and the drain external terminal 18 all penetrate the sealing insulating layer 8 and are exposed from the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8. is doing. That is, the gate external terminal 15, the source external terminal 16, the source sense external terminal 17, and the drain external terminal 18 are all exposed from the mounting surface 3 of the component body 2.
- the gate external terminal 15, the source external terminal 16, the source sense external terminal 17 and the drain external terminal 18 are all formed in a region surrounded by the periphery of the substrate 6. That is, the gate external terminal 15, the source external terminal 16, the source sense external terminal 17, and the drain external terminal 18 are arranged in a region on the first substrate main surface 9 of the substrate 6 without crossing the substrate side surface 11 of the substrate 6. Has been.
- the gate external terminal 15, the source external terminal 16, the source sense external terminal 17 and the drain external terminal 18 are each formed in a square shape in plan view.
- the gate external terminal 15, the source external terminal 16, the source sense external terminal 17, and the drain external terminal 18 may be formed in any shape other than a square shape in plan view.
- the gate external terminal 15, the source external terminal 16, the source sense external terminal 17, and the drain external terminal 18 may each be formed in a circular shape in plan view.
- the electronic component 1 has a structure in which a plurality of external terminals are exposed from the mounting surface 3 of the component body 2 and none of the external terminals are exposed from the non-mounting surface 4 and the side surface 5 of the component body 2. is doing.
- FIG. 2 is a plan view for explaining the internal structure of the electronic component 1 of FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
- the electronic component 1 includes a wiring layer 20 and a MISFET chip 21.
- the wiring layer 20 is formed on the main surface insulating layer 7.
- the wiring layer 20 is formed in a quadrangular shape in plan view. More specifically, the wiring layer 20 is formed in a rectangular shape extending along the longitudinal direction of the substrate 6.
- the wiring layer 20 may be a copper wiring layer containing copper as a main component.
- the wiring layer 20 may include a copper seed layer and a copper plating layer laminated in this order from the main surface insulating layer 7 side.
- the wiring layer 20 may include a barrier layer containing titanium. In this case, the copper seed layer may be formed on the barrier layer.
- the wiring layer 20 includes a first connection region 22 and a second connection region 23.
- the first connection region 22 and the second connection region 23 are regions to which different members are connected, respectively.
- the first connection region 22 is formed in a region on one end side of the substrate 6 in plan view.
- the second connection region 23 is formed in a region on the other end side of the substrate 6 with respect to the first connection region 22 in plan view.
- the wiring layer 20 can take any form as long as it includes the first connection region 22 and the second connection region 23.
- the wiring layer 20 includes an island-shaped first connection region 22, an island-shaped second connection region 23, and a line-shaped connection region that connects the first connection region 22 and the second connection region 23. Also good.
- first connection region 22 and the second connection region 23 may be formed in an arbitrary shape such as a square shape or a circular shape in plan view.
- the connection area may be selectively routed in an area between the first connection area 22 and the second connection area 23.
- the MISFET chip 21 includes a rectangular parallelepiped chip body 24.
- the chip body 24 includes a first chip main surface 25 on one side, a second chip main surface 26 on the other side, and a chip side surface 27 that connects the first chip main surface 25 and the second chip main surface 26.
- the first chip main surface 25 of the MISFET chip 21 is an element formation surface on which circuit elements (in this embodiment, MISFETs) are formed.
- the MISFET chip 21 may be a Si-MISFET chip having a chip body 24 containing Si.
- the breakdown voltage of the Si-MISFET chip may be 30 V or more and 4500 V or less.
- the breakdown voltage of the MISFET chip is defined by the maximum voltage VDS that can be applied between the drain and source.
- the MISFET chip 21 may be a MISFET chip having a chip body 24 containing a compound semiconductor.
- the chip body 24 may include a nitride semiconductor or an oxide semiconductor as a compound semiconductor.
- the nitride semiconductor may contain gallium nitride (GaN).
- the oxide semiconductor may contain gallium oxide (Ga 2 O 3 ).
- the breakdown voltage of the MISFET chip including the compound semiconductor may be 600 V or more and 10,000 V or less.
- the MISFET chip 21 may be a SiC-MISFET chip having a chip body 24 containing SiC.
- the breakdown voltage of the SiC-MISFET chip may be 600V or more and 15000V or less.
- a MISFET chip or a SiC-MISFET chip containing a compound semiconductor can become high temperature due to heat generated by a large current.
- the electronic component 1 has a beneficial structure for these high power chips.
- the MISFET chip 21 includes a gate terminal electrode layer 28, a source terminal electrode layer 29, a source sense terminal electrode layer 30, and a drain terminal electrode layer 31.
- the gate terminal electrode layer 28, the source terminal electrode layer 29 and the source sense terminal electrode layer 30 are selectively formed on the first chip main surface 25 of the chip body 24.
- the drain terminal electrode layer 31 is connected to the second chip main surface 26 of the chip body 24.
- the MISFET chip 21 is bonded to the first connection region 22 of the wiring layer 20 with the second substrate main surface 26 of the chip body 24 facing the first substrate main surface 9 of the substrate 6.
- the drain terminal electrode layer 31 is bonded to the first connection region 22 of the wiring layer 20 via the conductive bonding material 32. That is, the wiring layer 20 forms a drain wiring layer.
- the conductive bonding material 32 may include a low melting point metal or a metal paste.
- the low melting point metal may contain solder or the like.
- the metal paste may include a copper paste, a silver paste, a gold paste, and the like.
- the arrangement, shape, size, and the like of the gate terminal electrode layer 28, the source terminal electrode layer 29, the source sense terminal electrode layer 30, and the drain terminal electrode layer 31 are not limited to specific forms.
- the arrangement, shape, size, and the like of the gate terminal electrode layer 28, the source terminal electrode layer 29, the source sense terminal electrode layer 30, and the drain terminal electrode layer 31 may take various forms based on the specifications of the MISFET chip 21.
- the gate terminal electrode layer 28, the source terminal electrode layer 29 and / or the source sense terminal electrode layer 30 are selectively formed on the island-shaped pad portion and the first chip main surface 25 of the chip body 24 from the pad portion. It may include a linear line portion drawn around.
- the MISFET chip 21 may include a multilayer wiring structure formed on the first chip main surface 25 of the chip body 24.
- the multilayer wiring structure may have a structure in which wiring layers and insulating layers are alternately stacked.
- the gate terminal electrode layer 28, the source terminal electrode layer 29, and / or the source sense terminal electrode layer 30 may be formed as the uppermost wiring layer in the multilayer wiring structure.
- sealing insulating layer 8 seals MISFET chip 21 on first substrate main surface 9 of substrate 6 (more specifically, on main surface insulating layer 7). ing.
- a gate pad opening 33, a source pad opening 34, a source sense pad opening 35 and a drain pad opening 36 are formed in the sealing insulating layer 8.
- the gate pad opening 33 selectively exposes the gate terminal electrode layer 28 of the MISFET chip 21.
- the source pad opening 34 selectively exposes the source terminal electrode layer 29 of the MISFET chip 21.
- the source sense pad opening 35 selectively exposes the source sense terminal electrode layer 30 of the MISFET chip 21.
- the drain pad opening 36 selectively exposes the second connection region 23 of the wiring layer 20.
- the gate external terminal 15 is embedded in the gate pad opening 33.
- the gate external terminal 15 is connected to the gate terminal electrode layer 28 in the gate pad opening 33.
- the gate external terminal 15 includes a columnar gate columnar electrode layer 40 erected along the normal direction of the first chip main surface 25 of the chip body 24.
- the gate columnar electrode layer 40 includes a gate connection portion 41 that is externally connected.
- the gate connection portion 41 is exposed from the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8.
- the gate connection portion 41 has a connection surface that is flush with the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8.
- the gate columnar electrode layer 40 may be a copper electrode layer containing copper as a main component.
- the gate columnar electrode layer 40 may include a copper seed layer and a copper plating layer formed on the copper seed layer.
- the gate columnar electrode layer 40 may further include a barrier layer containing titanium. In this case, the copper seed layer may be formed on the barrier layer.
- the source external terminal 16 is embedded in the source pad opening 34.
- the source external terminal 16 is connected to the source terminal electrode layer 29 in the source pad opening 34.
- the source external terminal 16 includes a columnar source columnar electrode layer 42 erected along the normal direction of the first chip main surface 25 of the chip body 24.
- the source columnar electrode layer 42 includes a source connection portion 43 that is externally connected.
- the source connection portion 43 is exposed from the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8.
- the source connection portion 43 has a connection surface that is flush with the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8.
- the source columnar electrode layer 42 may have a configuration similar to that of the gate columnar electrode layer 40.
- the source sense external terminal 17 is embedded in the source sense pad opening 35.
- the source sense external terminal 17 is connected to the source sense terminal electrode layer 30 in the source sense pad opening 35.
- the source sense external terminal 17 includes a columnar source sense columnar electrode layer 44 erected along the normal direction of the first chip main surface 25 of the chip body 24.
- the source sense columnar electrode layer 44 includes a source sense connection portion 45 that is externally connected.
- the source sense columnar electrode layer 44 is exposed from the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8.
- the source sense connection portion 45 has a connection surface that is flush with the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8.
- the source sense columnar electrode layer 44 may have a configuration similar to that of the gate columnar electrode layer 40.
- the drain external terminal 18 is embedded in the drain pad opening 36.
- the drain external terminal 18 is connected to the second connection region 23 of the wiring layer 20 in the drain pad opening 36.
- the drain external terminal 18 is electrically connected to the drain terminal electrode layer 31 of the MISFET chip 21 through the wiring layer 20.
- the drain external terminal 18 includes a columnar drain columnar electrode layer 46 erected along the normal direction of the first substrate main surface 9 of the substrate 6.
- the drain columnar electrode layer 46 includes a drain connection portion 47 that is externally connected.
- the drain columnar electrode layer 46 is exposed from the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8.
- the drain connection portion 47 has a connection surface that is flush with the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8.
- the drain columnar electrode layer 46 may have a configuration similar to that of the gate columnar electrode layer 40.
- the substrate 6 is made of a semiconductor substrate having a relatively high thermal conductivity.
- the substrate side surface 11 of the substrate 6 is exposed from the sealing insulating layer 8.
- the substrate side surface 11 of the substrate 6 of the substrate 6 is also exposed from the sealing insulating layer 8.
- the heat generated in the MISFET chip 21 can be efficiently dissipated from the second substrate main surface 10 and the substrate side surface 11 of the substrate 6 to the outside without drawing an external terminal from the substrate side surface 11 of the substrate 6. . Thereby, the temperature rise inside the sealing insulating layer 8 can be suppressed appropriately.
- the electronic component 1 which can aim at coexistence of size reduction and a heat dissipation improvement can be provided.
- all of the gate external terminal 15, the source external terminal 16, the source sense external terminal 17, and the drain external terminal 18 are formed in a region surrounded by the peripheral edge of the substrate 6. Yes.
- the gate external terminal 15, the source external terminal 16, and the source sense external terminal 17 are contained in a rectangular area surrounded by the periphery of the MISFET chip 21 in plan view.
- the MISFET chip 21, the gate external terminal 15, the source external terminal 16, and the source sense external terminal 17 need not be arranged so as to be adjacent to each other along the first substrate main surface 9 of the substrate 6. Therefore, it is possible to appropriately reduce the size of the electronic component 1 from the viewpoint of the layout of the plurality of external terminals.
- the electronic component 1 can be manufactured by using a semiconductor device manufacturing process. That is, the fine MISFET chip 21 can be disposed on the miniaturized substrate 6. Therefore, when the substrate 6 is made of a semiconductor substrate, the electronic component 1 can be downsized from the viewpoint of the manufacturing process of the semiconductor device.
- the main surface insulating layer 7 is formed on the first substrate main surface 9 of the substrate 6.
- the dielectric strength against the applied voltage of the MISFET chip 21 can be improved while enjoying the benefit of the heat dissipation effect by the semiconductor substrate.
- the main surface insulating layer 7 is made of silicon nitride, it is possible to appropriately improve heat dissipation and insulation resistance.
- the wiring layer 20 is formed on the first substrate main surface 9 of the substrate 6.
- the wiring layer 20 has a plan view area larger than the plan view area of the MISFET chip 21.
- the heat generated in the MISFET chip 21 can be efficiently transmitted to the main surface insulating layer 7 and the substrate 6 through the wiring layer 20. Therefore, the temperature rise inside the sealing insulating layer 8 can be efficiently suppressed.
- the gate external terminal 15 includes the gate columnar electrode layer 40.
- the source external terminal 16 includes a source columnar electrode layer 42.
- the source sense external terminal 17 includes a source sense columnar electrode layer 44.
- the drain external terminal 18 includes a drain columnar electrode layer 46.
- the gate external terminal 15, the source external terminal 16, the source sense external terminal 17 and the drain external terminal 18 are all exposed from the mounting surface 3 of the component body 2.
- the electronic component 1 when the electronic component 1 is mounted on a connection target such as a mounting board, the heat generated in the MISFET chip 21 can be transmitted to the connection target via the plurality of external terminals. Therefore, the plurality of external terminals can also contribute to the improvement of heat dissipation.
- FIGS. 5A to 5K are cross-sectional views for explaining an example of a method for manufacturing the electronic component 1 of FIG.
- a plurality of electronic components 1 are manufactured at the same time, but in FIGS. 5A to 5K, for convenience of explanation, only a region where the two electronic components 1 are formed is shown.
- a plate-like base substrate 51 serving as a base of the substrate 6 is prepared.
- the material of the base substrate 51 is selected according to the material of the substrate 6.
- the base substrate 51 is made of a silicon wafer.
- the base substrate 51 includes a first substrate main surface 52 on one side and a second substrate main surface 53 on the other side.
- the first substrate main surface 52 of the base substrate 51 corresponds to the first substrate main surface 9 of the substrate 6.
- the second substrate main surface 53 of the base substrate 51 corresponds to the second substrate main surface 10 of the substrate 6.
- the base substrate 51 is provided with a plurality of component forming regions 54 and a boundary region 55 that partitions the plurality of component forming regions 54.
- the component formation region 54 is a region where the electronic component 1 is formed.
- the boundary region 55 is a dicing line.
- the main surface insulating layer 7 is formed on the first substrate main surface 52 of the base substrate 51.
- the main surface insulating layer 7 made of silicon nitride is formed.
- the main surface insulating layer 7 is formed with a thickness corresponding to the withstand voltage to be achieved.
- the thickness of the main surface insulating layer 7 may be 0.1 ⁇ m to 100 ⁇ m (preferably 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m).
- the main surface insulating layer 7 may be formed by a CVD method or a PVD method.
- main surface insulating layer 7 containing silicon oxide may be formed.
- the main surface insulating layer 7 may be formed by a CVD method.
- the main surface insulating layer 7 may be formed by oxidizing the surface of the base substrate 51 by an oxidation treatment method.
- the oxidation treatment method may be a thermal oxidation treatment method or a wet oxidation treatment method.
- the wiring layer 20 is formed in each component forming region 54.
- a barrier layer (not shown) containing titanium and a copper seed layer (not shown) are formed on the main surface insulating layer 7.
- the barrier layer and the copper seed layer may be formed by sputtering.
- a copper plating layer (not shown) is formed on the copper seed layer.
- the copper plating layer may be formed by an electrolytic copper plating method.
- the laminated film including the barrier layer, the copper seed layer, and the copper plating layer is selectively removed by an etching method through a resist mask (not shown). Thereby, the wiring layer 20 is formed in each component forming region 54.
- the MISFET chip 21 is bonded to each wiring layer 20.
- the MISFET chip 21 is bonded to the first connection region 22 of each wiring layer 20 via the conductive bonding material 32.
- the conductive bonding material 32 may be solder.
- the configuration of the MISFET chip 21 and the connection form of the MISFET chip 21 to each wiring layer 20 are as described in FIGS.
- a resist mask 56 having a predetermined pattern is formed on main surface insulating layer 7.
- the resist mask 56 has a plurality of openings 57.
- the plurality of openings 57 expose regions in the resist mask 56 where the gate columnar electrode layer 40, the source columnar electrode layer 42, the source sense columnar electrode layer 44, and the drain columnar electrode layer 46 are to be formed.
- the gate columnar electrode layer 40, the source columnar electrode layer 42, the source sense columnar electrode layer 44 and the drain columnar electrode layer 46 are formed in the plurality of openings 57.
- the gate columnar electrode layer 40, the source columnar electrode layer 42, the source sense columnar electrode layer 44, and the drain columnar electrode layer 46 may be formed by an electrolytic copper plating method through the plurality of openings 57 of the resist mask 56.
- the resist mask 56 is removed.
- the gate columnar electrode layer 40, the source columnar electrode layer 42, the source sense columnar electrode layer 44, and the drain columnar electrode layer 46 are left standing.
- the gate columnar electrode layer 40, the source columnar electrode layer 42, the source sense columnar electrode layer 44, and the drain columnar electrode layer 46 may be formed using a baking process instead of the electrolytic copper plating method through the resist mask 56. .
- a conductive paste serving as a base of the columnar electrode layer is applied on the main surface insulating layer 7.
- the conductive paste may be a copper paste.
- unnecessary portions of the conductive paste are removed in a pattern corresponding to the gate columnar electrode layer 40, the source columnar electrode layer 42, the source sense columnar electrode layer 44, and the drain columnar electrode layer 46.
- the gate columnar electrode layer 40, the source columnar electrode layer 42, the source sense columnar electrode layer 44, and the drain columnar electrode layer 46 are formed.
- a sealing resin 58 serving as a base of the sealing insulating layer 8 is applied on the main surface insulating layer 7.
- the sealing resin 58 may include an epoxy resin or a polyimide resin.
- the sealing resin 58 collects the wiring layer 20, the MISFET chip 21, the gate columnar electrode layer 40, the source columnar electrode layer 42, the source sense columnar electrode layer 44 and the drain columnar electrode layer 46 on the main surface insulating layer 7. And seal.
- the sealing insulating layer 8 may be formed of silicon oxide or silicon nitride.
- silicon oxide or silicon nitride may be deposited on the main surface insulating layer 7 by a CVD method.
- the outer surface of the sealing resin 58 is partially removed from the second chip main surface 26 side of the MISFET chip 21.
- the outer surface of the sealing resin 58 is removed until the gate columnar electrode layer 40, the source columnar electrode layer 42, the source sense columnar electrode layer 44, and the drain columnar electrode layer 46 are exposed.
- the removing step of the sealing resin 58 may be performed by a grinding method.
- the sealing insulating layer 8 in which the gate columnar electrode layer 40, the source columnar electrode layer 42, the source sense columnar electrode layer 44 and the drain columnar electrode layer 46 are exposed is formed.
- the base substrate 51 is cut along the boundary region 55.
- the base substrate 51 may be cut by grinding with a dicing blade. Thereby, a plurality of electronic components 1 are cut out from one base substrate 51.
- the base substrate 51 may be cut by an etching method.
- the etching method may be a plasma etching method.
- the component main body 2 having the side surface 5 having no grinding trace is formed.
- the electronic component 1 is manufactured through the steps including the above.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of a portion corresponding to FIG. 3, and is a view for explaining the structure of the electronic component 61 according to the second embodiment of the present invention.
- 7 is a cross-sectional view of a portion corresponding to FIG. 4, and is a view for explaining the structure of the electronic component 61 of FIG.
- structures corresponding to the structures described for the electronic component 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- the gate external terminal 15 includes a gate conductive junction layer 62 formed on the gate columnar electrode layer 40.
- the gate conductive bonding layer 62 is electrically connected to the gate connection portion 41.
- the gate conductive bonding layer 62 is formed on the gate connection portion 41.
- the gate conductive bonding layer 62 may have a covering portion that covers the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8. The entire gate conductive bonding layer 62 is exposed from the gate pad opening 33.
- the gate conductive bonding layer 62 may contain a low melting point metal.
- the low melting point metal may contain solder.
- the gate conductive bonding layer 62 may have a convex curved outer surface.
- the source external terminal 16 includes a source conductive bonding layer 63 formed on the source columnar electrode layer 42.
- the source conductive bonding layer 63 is electrically connected to the source connection portion 43.
- the source conductive bonding layer 63 is formed on the source connection portion 43.
- the source conductive bonding layer 63 may have a covering portion that covers the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8. The entire source conductive bonding layer 63 is exposed from the source pad opening 34.
- the source conductive bonding layer 63 may contain a low melting point metal.
- the low melting point metal may contain solder.
- the source conductive bonding layer 63 may have a convex curved outer surface.
- the source sense external terminal 17 includes a source sense conductive junction layer 64 formed on the source sense columnar electrode layer 44.
- the source sense conductive junction layer 64 is electrically connected to the source sense connection portion 45.
- the source sense conductive junction layer 64 is formed on the source sense connection portion 45.
- the source sense conductive bonding layer 64 may have a covering portion that covers the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8. The entire source sense conductive bonding layer 64 is exposed from the source sense pad opening 35.
- the source sense conductive bonding layer 64 may contain a low melting point metal.
- the low melting point metal may contain solder.
- the source sense conductive bonding layer 64 may have a convex curved outer surface.
- the drain external terminal 18 includes a drain conductive bonding layer 65 formed on the drain columnar electrode layer 46.
- the drain conductive bonding layer 65 is electrically connected to the drain connection portion 47.
- the drain conductive bonding layer 65 is formed on the drain connection portion 47.
- the drain conductive bonding layer 65 may have a covering portion that covers the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8. The drain conductive bonding layer 65 is entirely exposed from the drain pad opening 36.
- the drain conductive bonding layer 65 may contain a low melting point metal.
- the low melting point metal may contain solder.
- the drain conductive bonding layer 65 may have a convex curved outer surface.
- the electronic component 61 can be manufactured by further implementing the step of forming the gate conductive bonding layer 62, the source conductive bonding layer 63, the source sense conductive bonding layer 64, and the drain conductive bonding layer 65 in the method of manufacturing the electronic component 1.
- the conductive bonding layer forming step may be performed prior to the above-described cutting step of the base substrate 51 (see FIG. 5K) after the above-described sealing resin 58 grinding step (see FIG. 5J).
- the conductive bonding layer may be formed by an electrolytic solder plating method.
- the electronic component 61 can achieve the same effects as those described for the electronic component 1.
- FIG. 8 is a cross-sectional view of a portion corresponding to FIG. 3, and is a view for explaining the structure of the electronic component 71 according to the third embodiment of the present invention.
- 9 is a cross-sectional view of a portion corresponding to FIG. 4, and is a view for explaining the structure of the electronic component 71 of FIG.
- structures corresponding to the structures described for the electronic component 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- the gate external terminal 15 includes a gate electrode film 72 and a gate conductive junction layer 73 instead of the gate columnar electrode layer 40.
- the gate electrode film 72 is a base layer that forms the base of the gate conductive bonding layer 73, and is also referred to as a UBM (under bump metal) layer.
- the gate electrode film 72 is formed in a film shape along the inner wall of the gate pad opening 33.
- the gate electrode film 72 defines a concave space in the gate pad opening 33.
- the gate electrode film 72 has a covering portion 74 that covers the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8 in a region outside the gate pad opening 33.
- the gate electrode film 72 may include at least one of a copper film, a gold film, a titanium film, and a nickel film.
- the gate conductive bonding layer 73 is formed on the gate electrode film 72.
- the gate conductive bonding layer 73 fills the gate pad opening 33.
- the gate conductive bonding layer 73 protrudes above the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8.
- the gate conductive bonding layer 73 covers the covering portion 74 of the gate electrode film 72 in a region outside the gate pad opening 33.
- the gate conductive bonding layer 62 may contain a low melting point metal.
- the low melting point metal may contain solder.
- the gate conductive bonding layer 62 may have a convex curved outer surface.
- the source external terminal 16 includes a source electrode film 75 and a source conductive bonding layer 76 instead of the source columnar electrode layer 42.
- the source electrode film 75 is a base layer that forms the base of the source conductive bonding layer 76 and is also referred to as a UBM layer.
- the source electrode film 75 is formed in a film shape along the inner wall of the source pad opening 34.
- the source electrode film 75 defines a concave space in the source pad opening 34.
- the source electrode film 75 has a covering portion 77 that covers the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8 in a region outside the source pad opening 34.
- the source electrode film 75 may include at least one of a copper film, a gold film, a titanium film, and a nickel film.
- the source conductive bonding layer 76 is formed on the source electrode film 75.
- the source conductive bonding layer 76 fills the source pad opening 34 and protrudes upward from the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8.
- the source conductive bonding layer 76 covers the covering portion 77 of the source electrode film 75 in a region outside the source pad opening 34.
- the source conductive bonding layer 76 may contain a low melting point metal.
- the low melting point metal may contain solder.
- the source conductive bonding layer 76 may have a convex curved outer surface.
- the source sense external terminal 17 includes a source sense electrode film 78 and a source sense conductive junction layer 79 instead of the source sense columnar electrode layer 44.
- the source sense electrode film 78 is a base layer that forms the base of the source sense conductive bonding layer 79 and is also referred to as a UBM layer.
- the source sense electrode film 78 is formed in a film shape along the inner wall of the source sense pad opening 35.
- the source sense electrode film 78 defines a concave space in the source sense pad opening 35.
- the source sense electrode film 78 has a covering portion 80 that covers the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8 in a region outside the source sense pad opening 35.
- the source sense electrode film 78 may include at least one of a copper film, a gold film, a titanium film, and a nickel film.
- the source sense conductive junction layer 79 is formed on the source sense electrode film 78.
- the source sense conductive bonding layer 79 fills the source sense pad opening 35 and protrudes upward from the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8.
- the source sense conductive bonding layer 79 covers the covering portion 80 of the source sense electrode film 78 in a region outside the source sense pad opening 35.
- the source sense electrode film 78 may contain a low melting point metal.
- the low melting point metal may contain solder.
- the source sense electrode film 78 may have a convex curved outer surface.
- the drain external terminal 18 includes a drain electrode film 81 and a drain conductive bonding layer 82 instead of the drain columnar electrode layer 46 (see FIG. 3).
- the drain electrode film 81 is a base layer that forms the base of the drain conductive bonding layer 82, and is also referred to as a UBM layer.
- the drain electrode film 81 is formed in a film shape along the inner wall of the drain pad opening 36.
- the drain electrode film 81 defines a concave space in the drain pad opening 36.
- the drain electrode film 81 has a covering portion 83 that covers the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8 in a region outside the drain pad opening 36.
- the drain electrode film 81 may include at least one of a copper film, a gold film, a titanium film, and a nickel film.
- the drain conductive bonding layer 82 is formed on the drain electrode film 81.
- the drain conductive bonding layer 82 fills the drain pad opening 36 and protrudes above the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8.
- the drain conductive bonding layer 82 covers the covering portion 83 of the drain electrode film 81 in a region outside the drain pad opening 36.
- the drain conductive bonding layer 82 may contain a low melting point metal.
- the low melting point metal may contain solder.
- the drain conductive bonding layer 82 may have a convex curved outer surface.
- 10A to 10E are cross-sectional views for explaining an example of a method for manufacturing the electronic component 71 of FIG.
- a detailed description of the steps common to the manufacturing steps of the electronic component 1 according to the first embodiment will be omitted.
- a base substrate 51 after the bonding step of the MISFET chip 21 is prepared (see also FIG. 5D).
- a sealing resin 84 serving as a base of the sealing insulating layer 8 is applied on the main surface insulating layer 7.
- the sealing resin 84 collectively seals the wiring layer 20 and the MISFET chip 21 on the main surface insulating layer 7.
- the gate pad opening 33, the source pad opening 34, the source sense pad opening 35 and the drain pad opening 36 are formed in the sealing resin 84.
- each opening may be formed by exposure and development.
- the sealing resin 84 may be formed of an insulating material such as silicon oxide or silicon nitride. Silicon oxide or silicon nitride may be deposited on the main surface insulating layer 7 by a CVD method. When the sealing resin 84 is made of an insulating material, each opening may be formed by an etching method.
- a gate electrode film 72, a source electrode film 75, a source sense electrode film 78, and a drain electrode film 81 are formed.
- a conductive material layer is formed by sputtering and / or electrolytic plating.
- the conductive material layer is selectively removed by an etching method through a resist mask (not shown). Thereby, the gate electrode film 72, the source electrode film 75, the source sense electrode film 78, and the drain electrode film 81 are formed.
- a gate conductive bonding layer 62, a source conductive bonding layer 76, a source sense conductive bonding layer 79, and a drain conductive bonding layer 82 are formed.
- Each conductive bonding layer may be formed by an electrolytic solder plating method.
- the base substrate 51 is cut along the boundary region 55 (see also FIG. 5K). Thereby, a plurality of electronic components 71 are cut out from one base substrate 51.
- the electronic component 71 is manufactured through the above steps.
- the electronic component 71 can provide the same effects as those described for the electronic component 1.
- FIG. 11 is a cross-sectional view of a portion corresponding to FIG. 3, and is a view for explaining the structure of an electronic component 91 according to the fourth embodiment of the present invention.
- structures corresponding to the structures described for the electronic component 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- the electronic component 91 includes a heat dissipation structure 92 that dissipates heat generated in the MISFET chip 21 to the outside.
- the heat dissipation structure 92 is provided on the second substrate main surface 10 of the substrate 6.
- the heat dissipation structure 92 includes a fin structure 93 formed on the second substrate main surface 10 of the substrate 6.
- the fin structure 93 includes one or a plurality of trenches 94 dug down from the second substrate main surface 10 of the substrate 6 toward the first substrate main surface 9 in the second substrate main surface 10 of the substrate 6.
- the depth of each trench may be 1 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
- the one trench 94 may be formed in a lattice shape, a twisted shape, a comb tooth shape, or a spiral shape in a plan view.
- the fin structure 93 includes a plurality of trenches 94
- the plurality of trenches 94 may be formed in stripes or dots in plan view.
- One or a plurality of trenches 94 in which these various shapes in plan view are combined may be formed.
- FIG. 12A to 12C are cross-sectional views for explaining an example of a method for manufacturing the electronic component 91 of FIG.
- a detailed description of the steps common to the manufacturing steps of the electronic component 1 according to the first embodiment will be omitted.
- the step of forming the fin structure 93 can be performed at an arbitrary timing prior to the above-described cutting step of the base substrate 51 (see FIG. 5K).
- the step of forming the fin structure 93 is performed after the step of preparing the base substrate 51 (see FIG. 5A) and prior to the step of forming the main surface insulating layer 7 (see FIG. 5B) will be described.
- a resist mask 95 having a predetermined pattern is formed on the second substrate main surface 53 of the base substrate 51.
- the resist mask 95 has an opening 96 that selectively exposes a region where the trench 94 is to be formed.
- the resist mask 95 is removed. Thereafter, the steps of FIGS. 5B to 5K are sequentially performed to manufacture the electronic component 91.
- the electronic component 91 can provide the same effects as those described for the electronic component 1.
- the heat dissipation structure 92 including the fin structure 93 is formed on the second substrate main surface 10 of the substrate 6. According to the fin structure 93, the surface area of the substrate 6 can be increased. Thereby, the heat transferred from the MISFET chip 21 to the substrate 6 can be efficiently dissipated to the outside.
- the fin structure 93 can be formed using a partial region of the substrate 6. This eliminates the need to attach a heat dissipation device such as a metal heat sink to the second substrate main surface 10 of the substrate 6. Therefore, it is possible to suppress the component main body 2 from being thickened along the normal direction of the mounting surface 3 and the non-mounting surface 4. Therefore, heat dissipation can be improved while reducing the size of the electronic component 91.
- a heat dissipation device such as a metal heat sink
- the heat dissipation structure 92 may include a metal film as a heat dissipation member in addition to the fin structure 93.
- the metal film may be formed along the second substrate main surface 10 of the substrate 6 and the inner wall of the trench 94.
- the metal film may cover the entire area of the second substrate main surface 10 and fill the entire area inside the trench 94.
- the metal film may include a copper film, a gold film, a silver film, a nickel film, a titanium film, an aluminum film, and the like.
- the metal film may be formed by a sputtering method and / or a plating method.
- the step of forming the metal film can be performed at an arbitrary timing after the above-described step of removing the resist mask 95 (see also FIG. 12C). According to the heat dissipation structure 92 having such a structure, the heat dissipation of the substrate 6 can be further enhanced.
- the structure of the second embodiment, the structure of the third embodiment, or the combination of the structure of the second embodiment and the structure of the third embodiment may be applied to the electronic component 91.
- FIG. 13 is a cross-sectional view of a part corresponding to FIG. 3, and is a view for explaining the structure of the electronic component 101 according to the fifth embodiment of the present invention.
- structures corresponding to the structures described for the electronic component 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- the electronic component 101 includes a heat dissipation structure 102 that dissipates heat generated in the MISFET chip 21 to the outside.
- the heat dissipation structure 102 is provided on the second substrate main surface 10 of the substrate 6.
- the heat dissipation structure 102 includes a heat dissipation member 103 that covers the second substrate main surface 10 of the substrate 6.
- the heat dissipating member 103 may be a heat dissipating plate connected to the second substrate main surface 10 of the substrate 6.
- the heat radiating plate may be a metal plate.
- the metal plate may include a copper plate, a gold plate, a nickel plate, a titanium plate, an aluminum plate, and the like.
- the heat radiating member 103 may be a metal film formed by sputtering and / or plating instead of the heat radiating plate.
- the metal film may include a copper film, a gold film, a silver film, a nickel film, a titanium film, an aluminum film, and the like.
- the step of forming the heat dissipation member 103 can be performed prior to the above-described cutting step of the base substrate 51 (see also FIG. 5K).
- the electronic component 101 can achieve the same effects as those described for the electronic component 1.
- the heat dissipation structure 102 including the heat dissipation member 103 is formed on the second substrate main surface 10 of the substrate 6. Thereby, the heat transferred from the MISFET chip 21 to the substrate 6 can be efficiently dissipated to the outside.
- the heat dissipating member 103 including the metal film it is possible to suppress the component body 2 from being thickened along the normal direction of the mounting surface 3 and the non-mounting surface 4. Therefore, heat dissipation can be improved while reducing the size of the electronic component 101.
- a configuration may be applied to the electronic component 101.
- FIG. 14 is a view for explaining the structure of the electronic component 111 according to the sixth embodiment of the present invention.
- structures corresponding to the structures described for the electronic component 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- the electronic component 111 is a semiconductor device including a diode as an example of a semiconductor rectifying element.
- Various diodes such as a pn junction diode, a fast recovery diode, a Zener diode, and a Schottky barrier diode can be adopted as the diode.
- a Schottky barrier diode is employed as the diode.
- the electronic component 111 includes a diode chip 112 instead of the MISFET chip 21.
- the diode chip 112 includes a rectangular parallelepiped chip body 113.
- the chip body 113 includes a first chip main surface 114 on one side, a second chip main surface 115 on the other side, and a chip side surface 116 that connects the first chip main surface 114 and the second chip main surface 115.
- the diode chip 112 may be a Si-diode chip having a chip body 113 containing Si.
- the breakdown voltage of the Si-diode chip may be 30 V or more and 6500 V or less.
- the breakdown voltage of the Si-diode chip is defined by the maximum reverse voltage VR that can be applied between the anode and the cathode.
- the diode chip 112 may be a diode chip having a chip body 113 including a compound semiconductor.
- the chip body 113 may include a nitride semiconductor or an oxide semiconductor as a compound semiconductor.
- the nitride semiconductor may contain gallium nitride (GaN).
- the oxide semiconductor may contain gallium oxide (Ga 2 O 3 ).
- the withstand voltage of the diode chip including the compound semiconductor may be 600 V or more and 10,000 V or less.
- the diode chip 112 may be a SiC-diode chip having a chip body 113 containing SiC.
- the breakdown voltage of the SiC-diode chip may be 600V or more and 15000V or less.
- a diode chip or SiC-diode chip containing a compound semiconductor can become high temperature due to heat generated by a large current.
- the electronic component 111 has a structure useful for these high power diode chips.
- the diode chip 112 includes a cathode terminal electrode layer 117 and an anode terminal electrode layer 118.
- the cathode terminal electrode layer 117 is formed on the first chip main surface 114 of the chip body 113.
- the anode terminal electrode layer 118 is formed on the second chip main surface 115 of the chip body 113.
- the diode chip 112 is disposed on the first substrate main surface 9 of the substrate 6 in a posture in which the second chip main surface 115 of the chip body 113 is opposed to the first substrate main surface 9 of the substrate 6.
- the anode terminal electrode layer 118 is bonded to the first connection region 22 of the wiring layer 20 via the conductive bonding material 119. That is, the wiring layer 20 forms an anode wiring layer.
- the conductive bonding material 119 may include a low melting point metal or a metal paste.
- the low melting point metal may contain solder.
- the metal paste may include a copper paste, a silver paste, a gold paste, and the like.
- the arrangement, shape, size and the like of the cathode terminal electrode layer 117 and the anode terminal electrode layer 118 are not limited to a specific form. Various arrangements, shapes, sizes, and the like of the cathode terminal electrode layer 117 and the anode terminal electrode layer 118 can be adopted based on the specifications of the diode chip 112.
- the cathode terminal electrode layer 117 includes an island-shaped pad portion formed on the first chip main surface 114 and a linear line selectively routed from the pad portion onto the first chip main surface 114. May be included.
- the anode terminal electrode layer 118 includes an island-shaped pad portion formed on the first chip main surface 114 and a linear line selectively routed from the pad portion onto the second chip main surface 115. May be included.
- the diode chip 112 may include a multilayer wiring structure formed on the first chip main surface 114 and / or the second chip main surface 115 of the chip body 113.
- the multilayer wiring structure may have a structure in which wiring layers and insulating layers are alternately stacked.
- the cathode terminal electrode layer 117 may be formed as the uppermost wiring layer in the multilayer wiring structure.
- the anode terminal electrode layer 118 may be formed as the uppermost wiring layer in the multilayer wiring structure.
- the diode chip 112 may include a plurality (two or more) of cathode terminal electrode layers 117.
- the diode chip 112 may include a plurality (two or more) of anode terminal electrode layers 118.
- a cathode pad opening 120 and an anode pad opening 121 are formed in the sealing insulating layer 8.
- the cathode pad opening 120 selectively exposes the cathode terminal electrode layer 117 of the diode chip 112.
- the anode pad opening 121 selectively exposes the second connection region 23 of the wiring layer 20.
- the electronic component 111 includes a cathode external terminal 122 and an anode external terminal 123.
- the cathode external terminal 122 is formed as a chip-side external terminal.
- the anode external terminal 123 is formed as a wiring layer side external terminal.
- the cathode external terminal 122 is embedded in the cathode pad opening 120.
- the cathode external terminal 122 is connected to the cathode terminal electrode layer 117 in the cathode pad opening 120.
- the cathode external terminal 122 includes a columnar cathode columnar electrode layer 124 erected along the normal direction of the first chip main surface 114 of the chip body 113.
- the cathode columnar electrode layer 124 includes a cathode connection portion 125 that is externally connected.
- the cathode connection part 125 is exposed from the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8.
- the cathode connection portion 125 has a connection surface that is flush with the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8.
- the cathode columnar electrode layer 124 may contain copper.
- the anode external terminal 123 is embedded in the anode pad opening 121.
- the anode external terminal 123 is connected to the second connection region 23 of the wiring layer 20 in the anode pad opening 121.
- the anode external terminal 123 is electrically connected to the anode terminal electrode layer 118 of the diode chip 112 through the wiring layer 20.
- the anode external terminal 123 includes a columnar anode columnar electrode layer 126 erected along the normal direction of the first substrate main surface 9 of the substrate 6.
- the anode columnar electrode layer 126 includes an anode connecting portion 127 that is externally connected.
- the anode connecting portion 127 is exposed from the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8.
- the anode connection portion 127 has a connection surface that is flush with the first sealing main surface 12 of the sealing insulating layer 8.
- the anode columnar electrode layer 126 may contain copper.
- the electronic component 111 can be manufactured through substantially the same process as the method for manufacturing the electronic component 1 described above. As described above, even with the electronic component 111 including the diode chip 112 instead of the MISFET chip 21, the same effects as those described for the electronic component 1 can be achieved.
- the diode chip 112 may be disposed on the first substrate main surface 9 of the substrate 6 with the first chip main surface 114 of the chip body 113 facing the first substrate main surface 9 of the substrate 6. . That is, a structure in which the connection form of the anode and the cathode is switched may be employed. In this case, the cathode terminal electrode layer 117 is bonded to the first connection region 22 of the wiring layer 20 via the conductive bonding material 119. That is, the wiring layer 20 forms a cathode wiring layer.
- the structure of the second embodiment, the structure of the third embodiment, the structure of the fourth embodiment or the structure of the fifth embodiment, or any two structures of the second to fifth embodiments, three structures or A configuration in which four structures are combined may be applied to the electronic component 111.
- FIG. 15 is a plan view for explaining the internal structure of the electronic component 131 according to the seventh embodiment of the present invention.
- 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI in FIG.
- structures corresponding to the structures described for the electronic component 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- the electronic component 131 is a semiconductor power module including a plurality of chips.
- the electronic component 131 includes a diode chip 112 and an IC chip 132 (control chip) in addition to the MISFET chip 21.
- Arrangement positions of the MISFET chip 21, the diode chip 112, and the IC chip 132 with respect to the first substrate main surface 9 of the substrate 6 are arbitrary, and are not limited to specific arrangement positions.
- the electronic component 131 includes a first wiring layer 133 for the MISFET chip 21, a second wiring layer 134 for the diode chip 112, and a third wiring layer 135 for the IC chip 132.
- the first wiring layer 133, the second wiring layer 134, and the third wiring layer 135 have the same structure as the wiring layer 20 described above.
- MISFET chip 21 and drain external terminal 18 are connected to first wiring layer 133.
- the connection mode of the MISFET chip 21 and the drain external terminal 18 to the first wiring layer 133 is the same as that of the electronic component 1 described above.
- the diode chip 112 is connected to the second wiring layer 134.
- the connection mode of the diode chip 112 to the second wiring layer 134 is the same as that of the electronic component 111 described above.
- the cathode external terminal 122 and the anode external terminal 123 are not provided.
- An external input terminal 136 and an IC chip 132 are connected to the third wiring layer 135.
- the input external terminal 136 is formed as a wiring layer side external terminal.
- the input external terminal 136 is a terminal for supplying power to the IC chip 132.
- the input external terminal 136 is electrically connected to the IC chip 132 through the third wiring layer 135.
- the configuration of the input external terminal 136 is almost the same as the configuration of the drain external terminal 18.
- the connection mode of the input external terminal 136 to the third wiring layer 135 is the same as the connection mode of the drain external terminal 18 to the first wiring layer 133.
- the IC chip 132 is a gate driver IC for driving and controlling the gate of the MISFET chip 21.
- the IC chip 132 includes a rectangular parallelepiped chip body 141.
- the chip body 141 includes a first chip main surface 142 on one side, a second chip main surface 143 on the other side, and a chip side surface 144 that connects the first chip main surface 142 and the second chip main surface 143.
- the IC chip 132 includes an output terminal electrode layer 145 and an input terminal electrode layer 146.
- the output terminal electrode layer 145 is formed on the first chip main surface 142 of the chip body 141.
- the input terminal electrode layer 146 is formed on the second chip main surface 143 of the chip body 141.
- the input terminal electrode layer 146 is bonded to the third wiring layer 135 via the conductive bonding material 147. Accordingly, the IC chip 132 is electrically connected to the input external terminal 136 via the third wiring layer 135.
- the conductive bonding material 147 may include a low melting point metal or a metal paste.
- the low melting point metal may contain solder.
- the metal paste may include a copper paste, a silver paste, a gold paste, and the like.
- the arrangement, shape, size, and the like of the output terminal electrode layer 145 and the input terminal electrode layer 146 are not limited to specific forms. Various forms of the arrangement, shape, size, and the like of the output terminal electrode layer 145 and the input terminal electrode layer 146 can be adopted based on the specifications of the IC chip 132.
- a plurality of output terminal electrode layers 145 may be formed on the first chip main surface 142 of the chip body 141.
- the one or more output terminal electrode layers 145 may include island-shaped pad portions and linear line portions that are selectively routed from the pad portions onto the first chip main surface 142. .
- the IC chip 132 may include a multilayer wiring structure formed on the first chip main surface 142 and / or the second chip main surface 143 of the chip body 141.
- the multilayer wiring structure may have a structure in which wiring layers and insulating layers are alternately stacked.
- the output terminal electrode layer 145 may be formed as the uppermost wiring layer in the multilayer wiring structure.
- the input terminal electrode layer 146 may be formed as the uppermost wiring layer in the multilayer wiring structure.
- the electronic component 131 includes an intermediate insulating layer 148.
- Intermediate insulating layer 148 is formed on main surface insulating layer 7.
- the peripheral edge of the intermediate insulating layer 148 is formed with an interval in the inner region of the substrate 6 with respect to the peripheral edge of the substrate 6.
- a step portion is formed in a region between the periphery of the intermediate insulating layer 148 and the periphery of the substrate 6.
- the intermediate insulating layer 148 may cover the entire area of the first substrate main surface 9 of the substrate 6. In this case, the intermediate insulating layer 148 may be formed substantially flush with the substrate side surface 11 of the substrate 6.
- the intermediate insulating layer 148 may have a side surface that is flush with the sealing side surface 14 of the sealing insulating layer 8 and the substrate side surface 11 of the substrate 6.
- the intermediate insulating layer 148 seals the MISFET chip 21, the diode chip 112, and the IC chip 132.
- the intermediate insulating layer 148 may include at least one of silicon oxide, silicon nitride, epoxy resin, or polyimide resin.
- the intermediate insulating layer 148 is made of an intermediate sealing resin layer containing a polyimide resin.
- a gate contact hole 149 In the intermediate insulating layer 148, a gate contact hole 149, a source contact hole 150, a source sense contact hole 151, a drain contact hole 152, and a cathode contact hole 153 are formed.
- an output contact hole 154, a first wiring contact hole 155, a second wiring contact hole 156, and an input contact hole 157 are formed.
- the gate contact hole 149 selectively exposes the gate terminal electrode layer 28 of the MISFET chip 21.
- the source contact hole 150 selectively exposes the source terminal electrode layer 29 of the MISFET chip 21.
- the source sense contact hole 151 selectively exposes the source sense terminal electrode layer 30 of the MISFET chip 21.
- the drain contact hole 152 selectively exposes the first wiring layer 133.
- the cathode contact hole 153 selectively exposes the cathode terminal electrode layer 117 of the diode chip 112.
- the output contact hole 154 selectively exposes the output terminal electrode layer 145 of the IC chip 132.
- the first wiring contact hole 155 selectively exposes a region different from the drain contact hole 152 in the first wiring layer 133.
- the second wiring contact hole 156 selectively exposes the second wiring layer 134.
- the input contact hole 157 selectively exposes the third wiring layer 135.
- the electronic component 131 includes a first connection wiring layer 161, a second connection wiring layer 162, and a third connection wiring layer 163.
- the first connection wiring layer 161, the second connection wiring layer 162, and the third connection wiring layer 163 are formed on the intermediate insulating layer 148, respectively.
- the first connection wiring layer 161 is selectively routed on the intermediate insulating layer 148.
- the first connection wiring layer 161 is selectively routed in a region between the source terminal electrode layer 29 and the second wiring layer 134.
- the first connection wiring layer 161 includes a first connection part 164 and a second connection part 165.
- the first connection part 164 is connected to the source terminal electrode layer 29 of the MISFET chip 21. More specifically, the first connection portion 164 enters the source contact hole 150 from above the intermediate insulating layer 148. The first connection portion 164 is connected to the source terminal electrode layer 29 in the source contact hole 150.
- the second connection portion 165 is connected to the second wiring layer 134. More specifically, the second connection portion 165 enters the second wiring contact hole 156 from above the intermediate insulating layer 148. The second connection portion 165 of the first connection wiring layer 161 is connected to the second wiring layer 134 in the second wiring contact hole 156.
- the second connection wiring layer 162 is selectively routed on the intermediate insulating layer 148.
- the second connection wiring layer 162 is selectively routed around a region between the cathode terminal electrode layer 117 and the first wiring layer 133.
- the second connection wiring layer 162 includes a first connection part 166 and a second connection part 167.
- the first connection portion 166 is electrically connected to the cathode terminal electrode layer 117 of the diode chip 112. More specifically, the first connection portion 166 enters the cathode contact hole 153 from above the intermediate insulating layer 148. The first connection portion 166 is connected to the cathode terminal electrode layer 117 in the cathode contact hole 153.
- the second connection part 167 is electrically connected to the first wiring layer 133. More specifically, the second connection portion 167 enters the first wiring contact hole 155 from above the intermediate insulating layer 148. The second connection portion 167 is connected to the first wiring layer 133 in the first wiring contact hole 155.
- the third connection wiring layer 163 is selectively routed on the intermediate insulating layer 148.
- the third connection wiring layer 163 is selectively routed in a region between the gate terminal electrode layer 28 and the output terminal electrode layer 145.
- the third connection wiring layer 163 includes a first connection part 168 and a second connection part 169.
- the first connection portion 168 is electrically connected to the gate terminal electrode layer 28 of the MISFET chip 21. More specifically, the first connection portion 168 enters the gate contact hole 149 from above the intermediate insulating layer 148. The first connection portion 168 is connected to the gate terminal electrode layer 28 in the gate contact hole 149.
- the second connection portion 169 is electrically connected to the output terminal electrode layer 145 of the IC chip 132. More specifically, the second connection portion 169 enters the output contact hole 154 from above the intermediate insulating layer 148. The second connection portion 169 of the third connection wiring layer 163 is connected to the output terminal electrode layer 145 in the output contact hole 154.
- the sealing insulating layer 8 seals the intermediate insulating layer 148 on the first substrate main surface 9 of the substrate 6.
- the MISFET chip 21, the diode chip 112, and the IC chip 132 are collectively sealed by the intermediate insulating layer 148 and the sealing insulating layer 8.
- a gate pad opening 33, a source pad opening 34, a source sense pad opening 35, a drain pad opening 36, and an input terminal pad opening 170 are formed.
- the drain pad opening 36 communicates with the drain contact hole 152.
- the input terminal pad opening 170 communicates with the input contact hole 157.
- the gate external terminal 15 is embedded in the gate pad opening 33.
- the gate external terminal 15 is electrically connected to the gate terminal electrode layer 28 of the MISFET chip 21 via the first connection portion 168 of the third connection wiring layer 163.
- the source external terminal 16 is embedded in the source pad opening 34.
- the source external terminal 16 is electrically connected to the source terminal electrode layer 29 of the MISFET chip 21 via the first connection portion 164 of the first connection wiring layer 161.
- the source sense external terminal 17 is embedded in the source sense pad opening 35.
- the drain external terminal 18 is embedded in the drain pad opening 36.
- the input external terminal 136 is embedded in the input terminal pad opening 170.
- FIG. 17 is a circuit diagram for explaining the electrical structure of the electronic component 131 shown in FIG.
- the diode chip 112 is connected to the MISFET chip 21.
- the diode chip 112 is connected to the MISFET chip 21 as a free wheel diode.
- the IC chip 132 is connected to the gate of the MISFET chip 21.
- the electronic component 131 can provide the same effects as those described for the electronic component 1.
- the MISFET chip 21, the diode chip 112, and the IC chip 132 are made into one package.
- a connection target such as a mounting substrate
- the MISFET chip 21, the diode chip 112, and the IC chip 132 can be mounted on the mounting substrate in one step.
- the intermediate insulating layer 148 is interposed in the region between the first substrate main surface 9 of the substrate 6 and the sealing insulating layer 8.
- the intermediate insulating layer 148 covers the MISFET chip 21, the diode chip 112, and the IC chip 132.
- a first connection wiring layer 161, a second connection wiring layer 162, and a third connection wiring layer 163 are formed on the intermediate insulating layer 148. That is, the first connection wiring layer 161, the intermediate insulating layer 148 stacked on the MISFET chip 21, the diode chip 112, and the IC chip 132 along the normal direction of the first substrate main surface 9 of the substrate 6.
- the second connection wiring layer 162 and the third connection wiring layer 163 can be formed.
- the MISFET chip 21, the diode chip 112, and the IC chip 132 can be arranged close to each other.
- the circuit network including the MISFET chip 21, the diode chip 112, and the IC chip 132 is connected to the connection object such as the mounting substrate, as compared with the case of individually mounting on the connection object such as the mounting substrate. Can occupy a small area.
- a structure in which the cathode external terminal 122 and the anode external terminal 123 are formed may be employed.
- a structure in which an output external terminal (not shown) is connected to the output terminal electrode layer 145 of the IC chip 132 may be employed.
- the output external terminal may have the same structure as the gate external terminal 15 or the like.
- the electronic component 131 a structure in which the first connection wiring layer 161, the second connection wiring layer 162, and the third connection wiring layer 163 are not formed may be employed.
- the intermediate insulating layer 148 can be omitted.
- a second diode chip 112 may be provided instead of the MISFET chip 21.
- a plurality (two or more) of diode chips 112 may be provided.
- the MISFET chip 21 may be omitted.
- the second MISFET chip 21 may be provided instead of the diode chip 112.
- a plurality (two or more) of MISFET chips 21 may be provided.
- the diode chip 112 may be omitted.
- any IC chip other than the gate driver IC may be employed as the IC chip 132.
- the IC chip 132 may be omitted.
- a passive element chip may be provided instead of or in addition to the IC chip 132.
- the passive element chip may include at least one of a capacitor, a resistor, and an inductor.
- the connection destination of the passive element chip is arbitrary.
- the passive element chip may be electrically connected to the gate, source or drain of the MISFET chip 21.
- the passive element chip may be electrically connected to the cathode or anode of the diode chip 112.
- FIG. 18 is a cross-sectional view of a portion corresponding to FIG. 3, and is a view for explaining the structure of an electronic component 181 according to the eighth embodiment of the present invention.
- structures corresponding to the structures described for the electronic component 1 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- the wiring layer 20 is formed using a firing process.
- a conductive paste serving as a base of the wiring layer 20 is applied on the main surface insulating layer 7.
- the conductive paste may be a copper paste.
- the MISFET chip 21 is disposed on the conductive paste so that the drain terminal electrode layer 31 is connected to the conductive paste. Thereafter, the conductive paste is baked. As a result, the drain terminal electrode layer 31 is bonded to the wiring layer 20.
- the electronic component 181 can achieve the same effects as those described for the electronic component 1.
- the form in which the MISFET chip 21 is directly bonded to the wiring layer 20 without the conductive bonding material 32 is the structure of the second embodiment, the structure of the third embodiment, the structure of the fourth embodiment, or the fifth embodiment.
- the present invention can also be applied to the structure of the embodiment, the structure of the sixth embodiment, and the structure of the seventh embodiment.
- the diode chip 112 may be directly bonded to the wiring layer 20 without using the conductive bonding material 119, similarly to the MISFET chip 21.
- the diode chip 112 and the IC chip 132 may be directly bonded to the third wiring layer 135 without using the conductive bonding material 147, similarly to the MISFET chip 21.
- the MISFET chip 21 that does not include the source sense terminal electrode layer 30 may be employed.
- the structure formed due to the source sense terminal electrode layer 30, such as the source sense external terminal 17 can be omitted.
- the MISFET chip 21 that does not include the source sense terminal electrode layer 30 having a larger inductance than the source terminal electrode layer 29 may be employed.
- the substrate 6 may include a metal substrate instead of the semiconductor substrate.
- the metal substrate may include a copper substrate, a gold substrate, or an aluminum substrate.
- the metal substrate may be formed of a metal material other than these metal materials.
- the substrate 6 may include an insulating substrate instead of the semiconductor substrate.
- the insulating substrate may include a glass substrate, a ceramic substrate, or a resin substrate.
- the insulating substrate may be formed of an insulating material other than these insulating materials.
- the main surface insulating layer 7 may be omitted. In each of the above-described embodiments, when the substrate 6 is an insulator, the main surface insulating layer 7 may be omitted.
- the MISFET chip 21 made of a so-called vertical device has been described.
- the MISFET chip 21 may be a lateral device. That is, the MISFET chip 21 has a structure in which the gate terminal electrode layer 28, the source terminal electrode layer 29, the source sense terminal electrode layer 30 and the drain terminal electrode layer 31 are formed on the first chip main surface 25 of the chip body 24. You may have. In this case, the drain external terminal 18 is formed on the first chip main surface 25 of the chip body 24.
- the diode chip 112 composed of a so-called vertical device has been described.
- the diode chip 112 may be a lateral device. That is, the diode chip 112 may have a structure in which the cathode terminal electrode layer 117 and the anode terminal electrode layer 118 are formed on the first chip main surface 114 of the chip body 113. In this case, the anode external terminal 123 is formed on the first chip main surface 114 of the chip body 113.
- an IGBT chip including an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) as an example of a semiconductor switching element may be employed instead of the MISFET chip 21.
- source of MISFET is read as “emitter” of IGBT.
- drain of MISFET is read as “collector” of IGBT.
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Abstract
電子部品は、一方側の第1主面および他方側の第2主面を有する基板と、一方側の第1チップ主面および他方側の第2チップ主面、ならびに、前記第1チップ主面および/または前記第2チップ主面に形成された複数の電極を有し、前記基板の前記第1主面に配置されたチップと、前記基板の前記第2主面を露出させるように前記基板の前記第1主面の上で前記チップを封止し、前記基板の前記第1主面に対向する封止主面を有する封止絶縁層と、前記封止絶縁層の前記封止主面から露出するように前記封止絶縁層を貫通して形成され、前記チップの前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続された複数の外部端子と、を含む。
Description
本発明は、電子部品および半導体装置に関する。
特許文献1には、電子部品の一例としてのパワーモジュール半導体装置が開示されている。このパワーモジュール半導体装置は、セラミック基板を含む。セラミック基板の上には、半導体デバイスおよび端子電極が配置されている。
端子電極は、セラミック基板の側面を横切って、セラミック基板の内側の領域から外側の領域に引き出されている。端子電極は、ボンディングワイヤを介して半導体デバイスに電気的に接続されている。
半導体デバイスの上には、柱状電極が立設されている。セラミック基板、半導体デバイス、柱状電極および端子電極の一部は、樹脂層によって封止されている。樹脂層は、セラミック基板の外面の全域に亘って形成されている。
従来のパワーモジュール半導体装置では、セラミック基板の外面の全面が樹脂層によって被覆されているため、半導体デバイスで生じた熱が樹脂層に籠り易い。そのため、樹脂層外に端子電極を引き出すことによって、樹脂層内の熱を樹脂層外に放散させている。端子電極は、ボンディングワイヤ等の接続部材を介して半導体デバイスに接続される必要がある。電子部品の小型化は、この種のデザインによって阻害される。
そこで、本発明の一実施形態は、小型化および放熱性の向上の両立を図ることができる電子部品および半導体装置を提供する。
本発明の一実施形態は、一方側の第1主面および他方側の第2主面を有する基板と、一方側の第1チップ主面および他方側の第2チップ主面、ならびに、前記第1チップ主面および/または前記第2チップ主面に形成された複数の電極を有し、前記基板の前記第1主面に配置されたチップと、前記基板の前記第2主面を露出させるように前記基板の前記第1主面の上で前記チップを封止し、前記基板の前記第1主面に対向する封止主面を有する封止絶縁層と、前記封止絶縁層の前記封止主面から露出するように前記封止絶縁層を貫通して形成され、前記チップの前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続された複数の外部端子と、を含む、電子部品を提供する。
この電子部品によれば、基板の第2主面が封止絶縁層から露出している。したがって、基板の側面から外部端子を引き出さなくても、チップで生じた熱を基板の第2主面から外部に放散させることができる。
しかも、基板の側面から外部端子を引き出す必要がないので、ボンディングワイヤ等の接続部材を使用しなくて済む。これにより、部品点数の削減によるシュリンク化を達成できる。よって、小型化および放熱性の向上の両立を図ることができる電子部品を提供できる。
本発明の一実施形態は、一方側の第1主面および他方側の第2主面を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記第1主面に形成された主面絶縁層と、複数の電極を有し、前記主面絶縁層に配置された半導体チップと、前記半導体基板の前記第2主面を露出させるように前記半導体基板の前記第1主面において前記半導体チップを封止し、前記半導体基板の前記第1主面に対向する封止主面を有する封止絶縁層と、前記封止絶縁層の前記封止主面から露出するように前記封止絶縁層を貫通して形成され、前記半導体チップの前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続された複数の外部端子と、を含む、半導体装置を提供する。
この半導体装置によれば、半導体基板の第2主面が封止絶縁層から露出している。したがって、半導体基板の側面から外部端子を引き出さなくても、半導体チップで生じた熱を半導体基板の第2主面から外部に放散させることができる。
しかも、半導体基板の側面から外部端子を引き出す必要がないので、ボンディングワイヤ等の接続部材を使用しなくて済む。これにより、部品点数の削減によるシュリンク化を達成できる。よって、小型化および放熱性の向上の両立を図ることができる半導体装置を提供できる。
特に、この半導体装置によれば、半導体基板の第1主面に主面絶縁層が形成されている。これにより、半導体基板による放熱効果の利益を享受しながら、半導体チップの印加電圧に対する絶縁耐量を向上できる。
本発明における上述の、またはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る電子部品1の斜視図である。
電子部品1は、半導体スイッチング素子の一例としてのMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)を含む半導体装置である。電子部品1は、大電流のスイッチング制御を行うMISFETを含んでいてもよい。MISFETは、この形態では、チップの一方面側にゲート電極、ソース電極およびソースセンス電極を有し、チップの他方面側にドレイン電極を有する所謂縦型構造を有している。
図1を参照して、電子部品1は、直方体形状の部品本体2を含む。部品本体2は、一方側の実装面3、他方側の非実装面4、ならびに、実装面3および非実装面4を接続する側面5を含む。実装面3は、電子部品1が実装基板等の接続対象物に実装される場合に、接続対象物と対向する対向面である。
実装面3および非実装面4は、それらの法線方向から見た平面視(以下、単に「平面視」という。)において、四角形状(この形態では長方形状)に形成されている。部品本体2の側面5は、研削面であってもよい。側面5は、研削加工痕を有していてもよい。
部品本体2は、基板6、主面絶縁層7および封止絶縁層8を含む積層構造を有している。基板6は、直方体形状に形成されている。基板6は、一方側の第1基板主面9、他方側の第2基板主面10、ならびに、第1基板主面9および第2基板主面10を接続する基板側面11を含む。基板6は、MISFETで発生した熱を効率良く外部に放散させる。
第1基板主面9および第2基板主面10は、平面視において四角形状(この形態では長方形状)に形成されている。基板6の第2基板主面10は、部品本体2の非実装面4を形成している。基板6の基板側面11は、部品本体2の側面5の一部を形成している。
基板6は、100W/mK以上の熱伝導率を有する材料によって形成されていることが好ましい。基板6は、半導体素子や半導体装置等の製造の用に供する材料によって形成された基板を含んでいてもよい。つまり、基板6は、半導体基板を含んでいてもよい。
半導体基板は、熱伝導率、入手性、加工性、コスト面等の観点から、他の材料よりも優れている。基板6として半導体基板を用いた場合、その厚さは、MISFETへの応力および放熱性を考慮して50μm以上1000μm以下であることが好ましい。
基板6は、不純物が添加された半導体基板であってもよいし、不純物が添加されていない半導体基板であってもよい。半導体基板は、単結晶基板であってもよいし、多結晶基板であってもよい。
半導体基板は、シリコン基板、炭化シリコン基板、サファイア基板または化合物半導体基板を含んでいてもよい。化合物半導体基板には、窒化物半導体基板および酸化物半導体基板が含まれてもよい。この形態では、基板6が、半導体基板の一例としてのシリコン基板からなる例について説明する。
主面絶縁層7は、基板6の第1基板主面9の全域を被覆している。主面絶縁層7は、MISFETおよび基板6の間を絶縁するために設けられている。基板6に放熱板等が取り付けられる場合、主面絶縁層7は、MISFETおよび放熱板等の間も絶縁する。主面絶縁層7は、部品本体2の側面5の一部を形成している。主面絶縁層7は、少なくとも1MV/cm以上の絶縁破壊電界強度を有していることが好ましい。
主面絶縁層7は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたは酸窒化アルミニウムのうちの少なくとも1種を含んでいてもよい。
主面絶縁層7は、CVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長)法やPVD(Physical Vapor Deposition:物理気相成長)法等の半導体製造プロセスによって形成されていることが好ましい。これらの方法によれば、主面絶縁層7の膜質を向上できる。
これにより、比較的小さい厚さを有していながらも、充分に高い絶縁破壊電界強度を有する主面絶縁層7を形成できる。また、主面絶縁層7の厚さを小さくすることにより、熱伝導率の低下を抑制できる。また、第2基板主面10側に放熱器等を接続させることにより、さらなる放熱効果を得ることができる。
主面絶縁層7の厚さは、0.1μm以上100μm以下であってもよい。主面絶縁層7の厚さは、熱伝導率および製造効率からみて0.1μm以上10μm以下であることが好ましい。主面絶縁層7は、比較的高い熱伝導率を有する絶縁材料によって形成されていることが好ましい。
たとえば、窒化シリコンの熱伝導率は、酸化シリコンの熱伝導率よりも高い。したがって、主面絶縁層7の絶縁材料としては、窒化シリコンが採用されることが好ましい。窒化シリコンの他、酸化シリコンの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する絶縁材料は、主面絶縁層7の絶縁材料として適切である。
封止絶縁層8は、直方体形状に形成されている。封止絶縁層8は、たとえばMISFETを湿気等から保護する。封止絶縁層8は、一方側の第1封止主面12、他方側の第2封止主面13、ならびに、第1封止主面12および第2封止主面13を接続する封止側面14を含む。第1封止主面12および第2封止主面13は、平面視において四角形状(この形態では長方形状)に形成されている。
封止絶縁層8の第1封止主面12は、部品本体2の実装面3を形成している。封止絶縁層8の第2封止主面13は、主面絶縁層7に接続されている。封止絶縁層8の封止側面14は、部品本体2の側面5の一部を形成している。封止絶縁層8の封止側面14および基板6の基板側面11は、ほぼ面一に形成されている。
封止絶縁層8は、酸化シリコン、窒化シリコン、ポリイミド樹脂またはエポキシ樹脂のうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。封止絶縁層8は、ポジティブタイプまたはネガティブタイプのフォトレジストを含んでいてもよい。封止絶縁層8は、この形態では、エポキシ樹脂を含む封止樹脂層からなる。
封止絶縁層8の厚さは、主面絶縁層7の厚さよりも大きい。封止絶縁層8の厚さは、10μm以上8000μm以下(本実施形態では300μm程度)であってもよい。
電子部品1は、ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18を含む。ゲート外部端子15、ソース外部端子16およびソースセンス外部端子17は、それぞれチップ側外部端子として形成されている。ドレイン外部端子18は、配線層側外部端子として形成されている。
ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、後述するMISFET24のゲート端子電極28、ソース端子電極29、ソースセンス端子電極30およびドレイン端子電極31にそれぞれ電気的に接続される(図5等も併せて参照)。
ゲート外部端子15、ソース外部端子16およびソースセンス外部端子17は、平面視において部品本体2の一端部側の領域に形成されている。ドレイン外部端子18は、平面視において部品本体2の他端部側の領域に形成されている。
ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、いずれも封止絶縁層8を貫通しており、封止絶縁層8の第1封止主面12から露出している。つまり、ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、いずれも部品本体2の実装面3から露出している。
ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、いずれも、基板6の周縁によって取り囲まれた領域内に形成されている。つまり、ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、基板6の基板側面11を横切ることなく、基板6の第1基板主面9の上の領域に配置されている。
ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、平面視において四角形状にそれぞれ形成されている。ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、平面視において四角形状以外の任意の形状にそれぞれ形成されていてもよい。ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、平面視において円形状にそれぞれ形成されていてもよい。
このように、電子部品1は、部品本体2の実装面3から複数の外部端子が露出し、部品本体2の非実装面4および側面5からはいずれの外部端子も露出していない構造を有している。
図2は、図1の電子部品1の内部構造を説明するための平面図である。図3は、図2のIII-III線に沿う断面図である。図4は、図2のIV-IV線に沿う断面図である。
図2~図4を参照して、電子部品1は、配線層20およびMISFETチップ21を含む。配線層20は、主面絶縁層7の上に形成されている。配線層20は、平面視において四角形状に形成されている。配線層20は、より具体的には、基板6の長手方向に沿って延びる長方形状に形成されている。配線層20は、銅を主成分に含む銅配線層であってもよい。
配線層20は、主面絶縁層7側からこの順に積層された銅シード層および銅めっき層を含んでいてもよい。配線層20は、チタンを含むバリア層を含んでいてもよい。この場合、銅シード層は、バリア層の上に形成されていてもよい。
配線層20は、第1接続領域22および第2接続領域23を含む。第1接続領域22および第2接続領域23は、それぞれ、異なる部材が接続される領域である。第1接続領域22は、平面視において基板6の一端部側の領域に形成されている。第2接続領域23は、平面視において第1接続領域22に対して基板6の他端部側の領域に形成されている。
配線層20は、第1接続領域22および第2接続領域23を含む限り、任意の形態を取り得る。たとえば、配線層20は、島状の第1接続領域22、島状の第2接続領域23、ならびに、第1接続領域22および第2接続領域23を接続するライン状の接続領域を含んでいてもよい。
この場合、第1接続領域22および第2接続領域23は、平面視において四角形状、円形状等の任意の形状に形成されていてもよい。また、接続領域は、第1接続領域22および第2接続領域23の間の領域において、選択的に引き回されていてもよい。
MISFETチップ21は、直方体形状のチップ本体24を含む。チップ本体24は、一方側の第1チップ主面25、他方側の第2チップ主面26、ならびに、第1チップ主面25および第2チップ主面26を接続するチップ側面27を含む。MISFETチップ21の第1チップ主面25は、回路素子(この形態ではMISFET)が形成された素子形成面である。
MISFETチップ21は、Siを含むチップ本体24を有するSi-MISFETチップであってもよい。Si-MISFETチップの耐圧は、30V以上4500V以下であってもよい。MISFETチップの耐圧は、ドレイン/ソース間に印加可能な最大の電圧VDSによって定義される。
MISFETチップ21は、化合物半導体を含むチップ本体24を有するMISFETチップであってもよい。チップ本体24は、化合物半導体として、窒化物半導体または酸化物半導体を含んでいてもよい。
窒化物半導体は、窒化ガリウム(GaN)を含んでいてもよい。酸化物半導体は、酸化ガリウム(Ga2O3)を含んでいてもよい。化合物半導体を含むMISFETチップの耐圧は、600V以上10000V以下であってもよい。
MISFETチップ21は、SiCを含むチップ本体24を有するSiC-MISFETチップであってもよい。SiC-MISFETチップの耐圧は、600V以上15000V以下であってもよい。
とりわけ、化合物半導体を含むMISFETチップやSiC-MISFETチップでは、大電流に起因する発熱によって高温になり得る。電子部品1は、これらハイパワー型のチップに対して有益な構造を有している。
MISFETチップ21は、ゲート端子電極層28、ソース端子電極層29、ソースセンス端子電極層30およびドレイン端子電極層31を含む。ゲート端子電極層28、ソース端子電極層29およびソースセンス端子電極層30は、チップ本体24の第1チップ主面25の上に選択的に形成されている。ドレイン端子電極層31は、チップ本体24の第2チップ主面26に接続されている。
MISFETチップ21は、基板6の第1基板主面9にチップ本体24の第2チップ主面26を対向させた姿勢で、配線層20の第1接続領域22に接合されている。ドレイン端子電極層31は、導電性接合材32を介して配線層20の第1接続領域22に接合されている。つまり、配線層20は、ドレイン配線層を形成している。
導電性接合材32は、低融点金属または金属製ペーストを含んでいてもよい。低融点金属は、半田等を含んでいてもよい。金属製ペーストは、銅ペースト、銀ペースト、金ペースト等を含んでいてもよい。
ゲート端子電極層28、ソース端子電極層29、ソースセンス端子電極層30およびドレイン端子電極層31の配置、形状、大きさ等は、特定の形態に限定されるものではない。ゲート端子電極層28、ソース端子電極層29、ソースセンス端子電極層30およびドレイン端子電極層31の配置、形状、大きさ等は、MISFETチップ21の仕様に基づいて種々の形態を採り得る。
たとえば、ゲート端子電極層28、ソース端子電極層29および/またはソースセンス端子電極層30は、島状のパッド部、および、パッド部からチップ本体24の第1チップ主面25の上に選択的に引き回された線状のライン部を含んでいてもよい。
MISFETチップ21は、チップ本体24の第1チップ主面25の上に形成された多層配線構造を含んでいてもよい。多層配線構造は、配線層および絶縁層が交互に積層された構造を有していてもよい。ゲート端子電極層28、ソース端子電極層29および/またはソースセンス端子電極層30は、多層配線構造において最上配線層として形成されていてもよい。
図3および図4を参照して、封止絶縁層8は、基板6の第1基板主面9の上(より具体的には主面絶縁層7の上)においてMISFETチップ21を封止している。封止絶縁層8には、ゲートパッド開口33、ソースパッド開口34、ソースセンスパッド開口35およびドレインパッド開口36が形成されている。
ゲートパッド開口33は、MISFETチップ21のゲート端子電極層28を選択的に露出させている。ソースパッド開口34は、MISFETチップ21のソース端子電極層29を選択的に露出させている。
ソースセンスパッド開口35は、MISFETチップ21のソースセンス端子電極層30を選択的に露出させている。ドレインパッド開口36は、配線層20の第2接続領域23を選択的に露出させている。
ゲート外部端子15は、ゲートパッド開口33に埋め込まれている。ゲート外部端子15は、ゲートパッド開口33内において、ゲート端子電極層28に接続されている。ゲート外部端子15は、チップ本体24の第1チップ主面25の法線方向に沿って立設された柱状のゲート柱状電極層40を含む。
ゲート柱状電極層40は、外部接続されるゲート接続部41を含む。ゲート接続部41は、封止絶縁層8の第1封止主面12から露出している。ゲート接続部41は、封止絶縁層8の第1封止主面12に対して面一な接続面を有している。
ゲート柱状電極層40は、銅を主成分に含む銅電極層であってもよい。ゲート柱状電極層40は、銅シード層、および、銅シード層の上に形成された銅めっき層を含んでいてもよい。ゲート柱状電極層40は、チタンを含むバリア層をさらに含んでいてもよい。この場合、銅シード層は、バリア層の上に形成されていてもよい。
ソース外部端子16は、ソースパッド開口34に埋め込まれている。ソース外部端子16は、ソースパッド開口34内において、ソース端子電極層29に接続されている。ソース外部端子16は、チップ本体24の第1チップ主面25の法線方向に沿って立設された柱状のソース柱状電極層42を含む。
ソース柱状電極層42は、外部接続されるソース接続部43を含む。ソース接続部43は、封止絶縁層8の第1封止主面12から露出している。ソース接続部43は、封止絶縁層8の第1封止主面12に対して面一な接続面を有している。ソース柱状電極層42は、ゲート柱状電極層40の構成と同様の構成を有していてもよい。
ソースセンス外部端子17は、ソースセンスパッド開口35に埋め込まれている。ソースセンス外部端子17は、ソースセンスパッド開口35内において、ソースセンス端子電極層30に接続されている。ソースセンス外部端子17は、チップ本体24の第1チップ主面25の法線方向に沿って立設された柱状のソースセンス柱状電極層44を含む。
ソースセンス柱状電極層44は、外部接続されるソースセンス接続部45を含む。ソースセンス柱状電極層44は、封止絶縁層8の第1封止主面12から露出している。ソースセンス接続部45は、封止絶縁層8の第1封止主面12に対して面一な接続面を有している。ソースセンス柱状電極層44は、ゲート柱状電極層40の構成と同様の構成を有していてもよい。
ドレイン外部端子18は、ドレインパッド開口36に埋め込まれている。ドレイン外部端子18は、ドレインパッド開口36内において、配線層20の第2接続領域23に接続されている。
ドレイン外部端子18は、配線層20を介してMISFETチップ21のドレイン端子電極層31に電気的に接続されている。ドレイン外部端子18は、基板6の第1基板主面9の法線方向に沿って立設された柱状のドレイン柱状電極層46を含む。
ドレイン柱状電極層46は、外部接続されるドレイン接続部47を含む。ドレイン柱状電極層46は、封止絶縁層8の第1封止主面12から露出している。ドレイン接続部47は、封止絶縁層8の第1封止主面12に対して面一な接続面を有している。ドレイン柱状電極層46は、ゲート柱状電極層40の構成と同様の構成を有していてもよい。
以上、電子部品1では、基板6が、比較的高い熱伝導率を有する半導体基板からなる。基板6の基板側面11は封止絶縁層8から露出している。しかも、電子部品1では、基板6の基板6の基板側面11も封止絶縁層8から露出している。
したがって、基板6の基板側面11から外部端子を引き出さなくても、MISFETチップ21で生じた熱を、基板6の第2基板主面10および基板側面11から外部に効率的に放散させることができる。これにより、封止絶縁層8の内部の温度上昇を適切に抑制できる。
しかも、基板6の基板側面11からゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18を引き出す必要がない。したがって、MISFETチップ21に対するこれらの外部端子の接続に、ボンディングワイヤ等の接続部材を使用しなくて済む。その結果、部品点数の削減によるシュリンク化を達成できる。よって、小型化および放熱性の向上の両立を図ることができる電子部品1を提供できる。
特に、電子部品1では、ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、いずれも、その全域が、基板6の周縁によって取り囲まれた領域内に形成されている。
さらに、ゲート外部端子15、ソース外部端子16およびソースセンス外部端子17は、平面視においてMISFETチップ21の周縁に取り囲まれた四角形状の領域内に収まっている。
これにより、基板6の第1基板主面9に沿って隣り合うように、MISFETチップ21、ゲート外部端子15、ソース外部端子16およびソースセンス外部端子17を配置しなくて済む。よって、複数の外部端子のレイアウトの観点から、電子部品1の小型化を適切に図ることができる。
また、基板6が半導体基板からなる場合には、半導体装置の製造プロセスを利用して電子部品1を製造できる。つまり、微細化された基板6の上に、微細なMISFETチップ21を配置できる。よって、基板6が半導体基板からなる場合には、半導体装置の製造プロセスの観点からも、電子部品1の小型化を図ることができる。
また、電子部品1では、基板6の第1基板主面9の上に主面絶縁層7が形成されている。これにより、半導体基板による放熱効果の利益を享受しながら、MISFETチップ21の印加電圧に対する絶縁耐量を向上できる。特に、主面絶縁層7が窒化シリコンからなる場合には、放熱性の向上および絶縁耐量の向上を適切に図ることができる。
また、電子部品1では、基板6の第1基板主面9の上に配線層20が形成されている。この配線層20は、MISFETチップ21の平面視面積よりも大きい平面視面積を有している。
これにより、MISFETチップ21で生じた熱を、配線層20を介して主面絶縁層7および基板6に効率的に伝達できる。よって、封止絶縁層8の内部の温度上昇を効率的に抑制できる。
小型の電子部品では、電流経路の面積の縮小に起因して抵抗値が高まると考えられる。この点、電子部品1では、ゲート外部端子15がゲート柱状電極層40を含む。また、ソース外部端子16がソース柱状電極層42を含む。また、ソースセンス外部端子17がソースセンス柱状電極層44を含む。また、ドレイン外部端子18がドレイン柱状電極層46を含む。
これにより、ボンディングワイヤ等の接続部材と比べて比較的広い面積の電流経路を確保できる。よって、抵抗値の上昇を抑制できる。とりわけ、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46が、いずれも銅を含む場合には、抵抗値の上昇を効果的に抑制できる。
さらに、電子部品1では、ゲート外部端子15、ソース外部端子16、ソースセンス外部端子17およびドレイン外部端子18は、いずれも部品本体2の実装面3から露出している。
これにより、電子部品1が実装基板等の接続対象物に実装された場合、これら複数の外部端子を介して、MISFETチップ21で生じた熱を接続対象物に伝達させることができる。よって、複数の外部端子を放熱性の向上に寄与させることもできる。
図5A~図5Kは、図1の電子部品1の製造方法の一例を説明するための断面図である。電子部品1の製造工程では、複数の電子部品1が同時に製造されるが、図5A~図5Kでは、説明の便宜上、2つの電子部品1が形成される領域のみが示されている。
まず、図5Aを参照して、基板6のベースとなる板状のベース基板51が準備される。ベース基板51の材料は、基板6の材料に応じて選択される。ベース基板51は、この形態では、シリコンウエハからなる。
ベース基板51は、一方側の第1基板主面52および他方側の第2基板主面53を含む。ベース基板51の第1基板主面52は、基板6の第1基板主面9に対応している。ベース基板51の第2基板主面53は、基板6の第2基板主面10に対応している。
ベース基板51には、複数の部品形成領域54および複数の部品形成領域54を区画する境界領域55が設定される。部品形成領域54は、電子部品1が形成される領域である。境界領域55は、ダイシングラインである。
次に、図5Bを参照して、ベース基板51の第1基板主面52の上に主面絶縁層7が形成される。ここでは、窒化シリコンからなる主面絶縁層7が形成される。主面絶縁層7は、達成すべき絶縁耐圧に応じた厚さで形成される。
主面絶縁層7の厚さは、0.1μm以上100μm以下(好ましくは0.1μm以上10μm以下)であってもよい。主面絶縁層7は、CVD法またはPVD法によって形成されてもよい。
窒化シリコンに代えてまたはこれに加えて、酸化シリコンを含む主面絶縁層7が形成されてもよい。この場合、主面絶縁層7は、CVD法によって形成されてもよい。主面絶縁層7は、酸化処理法によって、ベース基板51の表面を酸化させることにより形成されてもよい。酸化処理法は、熱酸化処理法であってもよいし、ウェット酸化処理法であってもよい。
次に、図5Cを参照して、配線層20が、各部品形成領域54に形成される。この工程では、まず、チタンを含むバリア層(図示せず)および銅シード層(図示せず)が、主面絶縁層7の上に形成される。バリア層および銅シード層は、スパッタ法によってそれぞれ形成されてもよい。
次に、銅めっき層(図示せず)が、銅シード層の上に形成される。銅めっき層は、電解銅めっき法によって形成されてもよい。次に、バリア層、銅シード層および銅めっき層を含む積層膜が、レジストマスク(図示せず)を介するエッチング法によって選択的に除去される。これにより、配線層20が、各部品形成領域54に形成される。
次に、図5Dを参照して、MISFETチップ21が、各配線層20に接合される。MISFETチップ21は、導電性接合材32を介して、各配線層20の第1接続領域22に接合される。
導電性接合材32は、半田であってもよい。MISFETチップ21の構成および各配線層20に対するMISFETチップ21の接続形態は、図1~図4において述べた通りである。
次に、図5Eを参照して、所定のパターンを有するレジストマスク56が、主面絶縁層7の上に形成される。レジストマスク56は、複数の開口57を有している。複数の開口57は、レジストマスク56において、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46を形成すべき領域をそれぞれ露出させている。
次に、図5Fを参照して、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46が、複数の開口57内に形成される。ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46は、レジストマスク56の複数の開口57を介する電解銅めっき法によって形成されてもよい。
次に、図5Gを参照して、レジストマスク56が除去される。これにより、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46が立設した状態で残存する。
ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46は、レジストマスク56を介する電解銅めっき法に代えて、焼成プロセスを利用して形成されてもよい。
焼成プロセスでは、まず、柱状電極層のベースとなる導電性ペーストが主面絶縁層7の上に塗布される。導電性ペーストは、銅ペーストであってもよい。次に、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46に対応するパターンで、導電性ペーストの不要な部分が除去される。
その後、導電性ペーストが焼成される。これにより、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46が形成される。
次に、図5Hを参照して、封止絶縁層8のベースとなる封止樹脂58が、主面絶縁層7の上に塗布される。封止樹脂58は、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂を含んでいてもよい。
封止樹脂58は、主面絶縁層7の上において、配線層20、MISFETチップ21、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46を一括して封止する。
封止絶縁層8は、酸化シリコンまたは窒化シリコンによって形成されてもよい。この場合、酸化シリコンまたは窒化シリコンは、CVD法によって、主面絶縁層7の上に堆積されてもよい。
次に、図5Iを参照して、MISFETチップ21の第2チップ主面26側から、封止樹脂58の外面が部分的に除去される。封止樹脂58の外面は、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46が露出するまで除去される。封止樹脂58の除去工程は、研削法によって行われてもよい。
これにより、図5Jを参照して、ゲート柱状電極層40、ソース柱状電極層42、ソースセンス柱状電極層44およびドレイン柱状電極層46が露出する封止絶縁層8が形成される。
次に、図5Kを参照して、境界領域55に沿ってベース基板51が切断される。ベース基板51は、ダイシングブレードによる研削によって切断されてもよい。これにより、一枚のベース基板51から複数の電子部品1が切り出される。
ベース基板51は、エッチング法によって切断されてもよい。エッチング法は、プラズマエッチング法であってもよい。この場合、研削加工痕を有さない側面5を有する部品本体2が形成される。以上を含む工程を経て、電子部品1が製造される。
図6は、図3に対応する部分の断面図であって、本発明の第2実施形態に係る電子部品61の構造を説明するための図である。図7は、図4に対応する部分の断面図であって、図6の電子部品61の構造を説明するための図である。以下では、電子部品1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
ゲート外部端子15は、この形態では、ゲート柱状電極層40の上に形成されたゲート導電接合層62を含む。ゲート導電接合層62は、ゲート接続部41に電気的に接続されている。ゲート導電接合層62は、ゲート接続部41の上に形成されている。
ゲート導電接合層62は、封止絶縁層8の第1封止主面12を被覆する被覆部を有していてもよい。ゲート導電接合層62は、その全体が、ゲートパッド開口33から露出している。ゲート導電接合層62は、低融点金属を含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。ゲート導電接合層62は、凸湾曲状の外面を有していてもよい。
ソース外部端子16は、ソース柱状電極層42の上に形成されたソース導電接合層63を含む。ソース導電接合層63は、ソース接続部43に電気的に接続されている。ソース導電接合層63は、ソース接続部43の上に形成されている。
ソース導電接合層63は、封止絶縁層8の第1封止主面12を被覆する被覆部を有していてもよい。ソース導電接合層63は、その全体が、ソースパッド開口34から露出している。ソース導電接合層63は、低融点金属を含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。ソース導電接合層63は、凸湾曲状の外面を有していてもよい。
ソースセンス外部端子17は、ソースセンス柱状電極層44の上に形成されたソースセンス導電接合層64を含む。ソースセンス導電接合層64は、ソースセンス接続部45に電気的に接続されている。ソースセンス導電接合層64は、ソースセンス接続部45の上に形成されている。
ソースセンス導電接合層64は、封止絶縁層8の第1封止主面12を被覆する被覆部を有していてもよい。ソースセンス導電接合層64は、その全体が、ソースセンスパッド開口35から露出している。
ソースセンス導電接合層64は、低融点金属を含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。ソースセンス導電接合層64は、凸湾曲状の外面を有していてもよい。
ドレイン外部端子18は、ドレイン柱状電極層46の上に形成されたドレイン導電接合層65を含む。ドレイン導電接合層65は、ドレイン接続部47に電気的に接続されている。ドレイン導電接合層65は、ドレイン接続部47の上に形成されている。
ドレイン導電接合層65は、封止絶縁層8の第1封止主面12を被覆する被覆部を有していてもよい。ドレイン導電接合層65は、その全体が、ドレインパッド開口36から露出している。ドレイン導電接合層65は、低融点金属を含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。ドレイン導電接合層65は、凸湾曲状の外面を有していてもよい。
電子部品61は、電子部品1の製造方法において、ゲート導電接合層62、ソース導電接合層63、ソースセンス導電接合層64およびドレイン導電接合層65を形成する工程をさらに実施することによって製造できる。
導電接合層の形成工程は、前述の封止樹脂58の研削工程(図5J参照)の後、前述のベース基板51の切断工程(図5K参照)に先立って実施され得る。導電接合層は、電解半田めっき法によって形成されてもよい。
以上、電子部品61によっても、電子部品1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。
図8は、図3に対応する部分の断面図であって、本発明の第3実施形態に係る電子部品71の構造を説明するための図である。図9は、図4に対応する部分の断面図であって、図8の電子部品71の構造を説明するための図である。以下では、電子部品1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
ゲート外部端子15は、ゲート柱状電極層40に代えて、ゲート電極膜72およびゲート導電接合層73を含む。ゲート電極膜72は、ゲート導電接合層73の下地を成す下地層であり、UBM(under bump metal)層とも称される。ゲート電極膜72は、ゲートパッド開口33の内壁に沿って膜状に形成されている。ゲート電極膜72は、ゲートパッド開口33内において、凹状の空間を区画している。
ゲート電極膜72は、ゲートパッド開口33外の領域において、封止絶縁層8の第1封止主面12を被覆する被覆部74を有している。ゲート電極膜72は、銅膜、金膜、チタン膜またはニッケル膜のうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。
ゲート導電接合層73は、ゲート電極膜72の上に形成されている。ゲート導電接合層73は、ゲートパッド開口33を埋めている。ゲート導電接合層73は、封止絶縁層8の第1封止主面12よりも上方に突出している。
ゲート導電接合層73は、ゲートパッド開口33外の領域において、ゲート電極膜72の被覆部74を被覆している。ゲート導電接合層62は、低融点金属を含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。ゲート導電接合層62は、凸湾曲状の外面を有していてもよい。
ソース外部端子16は、ソース柱状電極層42に代えて、ソース電極膜75およびソース導電接合層76を含む。ソース電極膜75は、ソース導電接合層76の下地を成す下地層であり、UBM層とも称される。ソース電極膜75は、ソースパッド開口34の内壁に沿って膜状に形成されている。ソース電極膜75は、ソースパッド開口34内において、凹状の空間を区画している。
ソース電極膜75は、ソースパッド開口34外の領域において、封止絶縁層8の第1封止主面12を被覆する被覆部77を有している。ソース電極膜75は、銅膜、金膜、チタン膜またはニッケル膜のうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。
ソース導電接合層76は、ソース電極膜75の上に形成されている。ソース導電接合層76は、ソースパッド開口34を埋めて、封止絶縁層8の第1封止主面12よりも上方に突出している。
ソース導電接合層76は、ソースパッド開口34外の領域において、ソース電極膜75の被覆部77を被覆している。ソース導電接合層76は、低融点金属を含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。ソース導電接合層76は、凸湾曲状の外面を有していてもよい。
ソースセンス外部端子17は、ソースセンス柱状電極層44に代えて、ソースセンス電極膜78およびソースセンス導電接合層79を含む。ソースセンス電極膜78は、ソースセンス導電接合層79の下地を成す下地層であり、UBM層とも称される。
ソースセンス電極膜78は、ソースセンスパッド開口35の内壁に沿って膜状に形成されている。ソースセンス電極膜78は、ソースセンスパッド開口35内において、凹状の空間を区画している。
ソースセンス電極膜78は、ソースセンスパッド開口35外の領域において、封止絶縁層8の第1封止主面12を被覆する被覆部80を有している。ソースセンス電極膜78は、銅膜、金膜、チタン膜またはニッケル膜のうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。
ソースセンス導電接合層79は、ソースセンス電極膜78の上に形成されている。ソースセンス導電接合層79は、ソースセンスパッド開口35を埋めて、封止絶縁層8の第1封止主面12よりも上方に突出している。
ソースセンス導電接合層79は、ソースセンスパッド開口35外の領域において、ソースセンス電極膜78の被覆部80を被覆している。ソースセンス電極膜78は、低融点金属を含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。ソースセンス電極膜78は、凸湾曲状の外面を有していてもよい。
ドレイン外部端子18は、ドレイン柱状電極層46(図3参照)に代えて、ドレイン電極膜81およびドレイン導電接合層82を含む。ドレイン電極膜81は、ドレイン導電接合層82の下地を成す下地層であり、UBM層とも称される。
ドレイン電極膜81は、ドレインパッド開口36の内壁に沿って膜状に形成されている。ドレイン電極膜81は、ドレインパッド開口36内において、凹状の空間を区画している。
ドレイン電極膜81は、ドレインパッド開口36外の領域において、封止絶縁層8の第1封止主面12を被覆する被覆部83を有している。ドレイン電極膜81は、銅膜、金膜、チタン膜またはニッケル膜のうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。
ドレイン導電接合層82は、ドレイン電極膜81の上に形成されている。ドレイン導電接合層82は、ドレインパッド開口36を埋めて、封止絶縁層8の第1封止主面12よりも上方に突出している。
ドレイン導電接合層82は、ドレインパッド開口36外の領域において、ドレイン電極膜81の被覆部83を被覆している。ドレイン導電接合層82は、低融点金属を含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。ドレイン導電接合層82は、凸湾曲状の外面を有していてもよい。
図10A~図10Eは、図8の電子部品71の製造方法の一例を説明するための断面図である。ここでは、前述の第1実施形態に係る電子部品1の製造工程と共通の工程については、具体的な説明を省略する。
まず、図10Aを参照して、MISFETチップ21の接合工程後のベース基板51が準備される(図5Dも併せて参照)。
次に、図10Bを参照して、封止絶縁層8のベースとなる封止樹脂84が、主面絶縁層7の上に塗布される。封止樹脂84は、主面絶縁層7の上において、配線層20およびMISFETチップ21を一括して封止する。
次に、図10Cを参照して、封止樹脂84に、ゲートパッド開口33、ソースパッド開口34、ソースセンスパッド開口35およびドレインパッド開口36が形成される。封止樹脂84がフォトレジストからなる場合、各開口は、露光および現像によって形成されてもよい。
封止樹脂84は、酸化シリコンまたは窒化シリコン等の絶縁材料によって形成されてもよい。酸化シリコンまたは窒化シリコンは、CVD法によって、主面絶縁層7の上に堆積されてもよい。封止樹脂84が絶縁材料からなる場合、各開口は、エッチング法によって形成されてもよい。
次に、図10Dを参照して、ゲート電極膜72、ソース電極膜75、ソースセンス電極膜78およびドレイン電極膜81が形成される。この工程では、まず、スパッタ法および/または電解めっき法によって導電材料層が形成される。
次に、導電材料層が、レジストマスク(図示せず)を介するエッチング法によって選択的に除去される。これにより、ゲート電極膜72、ソース電極膜75、ソースセンス電極膜78およびドレイン電極膜81が形成される。
次に、図10Eを参照して、ゲート導電接合層62、ソース導電接合層76、ソースセンス導電接合層79およびドレイン導電接合層82が形成される。各導電接合層は、電解半田めっき法によって形成されてもよい。
その後、境界領域55に沿ってベース基板51が切断される(図5Kも併せて参照)。これにより、一枚のベース基板51から複数の電子部品71が切り出される。以上の工程を経て、電子部品71が製造される。
以上、電子部品71によっても、電子部品1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。
図11は、図3に対応する部分の断面図であって、本発明の第4実施形態に係る電子部品91の構造を説明するための図である。以下では、電子部品1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
電子部品91は、MISFETチップ21で生じた熱を外部に放散させる放熱構造92を含む。放熱構造92は、基板6の第2基板主面10に設けられている。
放熱構造92は、この形態では、基板6の第2基板主面10に形成されたフィン構造93を含む。フィン構造93は、基板6の第2基板主面10において、基板6の第2基板主面10から第1基板主面9に向かって掘り下げられた1つのまたは複数のトレンチ94を含む。各トレンチの深さは、1μm以上500μm以下であってもよい。
フィン構造93が1つのトレンチ94を含む場合、1つのトレンチ94は、平面視において格子状、葛折り状、櫛歯状または螺旋状に形成されていてもよい。フィン構造93が複数のトレンチ94を含む場合、複数のトレンチ94は、平面視においてストライプ状またはドット状に形成されていてもよい。これら種々の平面視形状が組み合わされた1つのまたは複数のトレンチ94が形成されていてもよい。
図12A~図12Cは、図11の電子部品91の製造方法の一例を説明するための断面図である。ここでは、前述の第1実施形態に係る電子部品1の製造工程と共通の工程については、具体的な説明を省略する。
フィン構造93を形成する工程は、前述のベース基板51の切断工程(図5K参照)に先立って、任意のタイミングで実施され得る。以下では、フィン構造93を形成する工程が、ベース基板51の準備工程(図5A参照)の後、主面絶縁層7の形成工程(図5B参照)に先立って実施される例について説明する。
図12Aを参照して、ベース基板51の準備後、所定のパターンを有するレジストマスク95が、ベース基板51の第2基板主面53に形成される。レジストマスク95は、トレンチ94を形成すべき領域を選択的に露出させる開口96を有している。
次に、図12Bを参照して、レジストマスク95を介するエッチング法により、ベース基板51の不要な部分が除去される。これにより、ベース基板51の第2基板主面53に1つのまたは複数のトレンチ94を含むフィン構造93が形成される。
次に、図12Cを参照して、レジストマスク95が除去される。その後、図5B~図5Kの工程が順に実行されて、電子部品91が製造される。
以上、電子部品91によっても、電子部品1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。
また、電子部品91によれば、基板6の第2基板主面10にフィン構造93を含む放熱構造92が形成されている。フィン構造93によれば、基板6の表面積を増加させることができる。これにより、MISFETチップ21から基板6に伝達された熱を、外部に効率よく放散させることができる。
また、電子部品91によれば、基板6の一部の領域を利用して、フィン構造93を形成できる。これにより、たとえば金属製ヒートシンクなどの放熱器具を、基板6の第2基板主面10に取り付けなくて済む。したがって、実装面3および非実装面4の法線方向に沿って部品本体2が厚化することを抑制できる。よって、電子部品91の小型化を図りながら、放熱性を向上できる。
放熱構造92は、フィン構造93に加えて、放熱部材としての金属膜を含んでいてもよい。金属膜は、基板6の第2基板主面10およびトレンチ94の内壁に沿って形成されていてもよい。
金属膜は、第2基板主面10の全域を被覆し、トレンチ94の内部の全域を満たしていてもよい。金属膜は、銅膜、金膜、銀膜、ニッケル膜、チタン膜、アルミニウム膜等を含んでいてもよい。
金属膜は、スパッタ法および/またはめっき法によって形成されてもよい。金属膜を形成する工程は、前述のレジストマスク95の除去工程(図12Cも併せて参照)の後、任意のタイミングで実施され得る。このような構造の放熱構造92によれば、基板6の放熱性を一層高めることができる。
第2実施形態の構造、または、第3実施形態の構造、もしくは、第2実施形態の構造および第3実施形態の構造が組み合わされた構成が、電子部品91に適用されてもよい。
図13は、図3に対応する部分の断面図であって、本発明の第5実施形態に係る電子部品101の構造を説明するための図である。以下では、電子部品1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
電子部品101は、MISFETチップ21で生じた熱を外部に放散させる放熱構造102を含む。放熱構造102は、基板6の第2基板主面10に設けられている。放熱構造102は、この形態では、基板6の第2基板主面10を被覆する放熱部材103を含む。
放熱部材103は、基板6の第2基板主面10に接続された放熱板であってもよい。放熱板は、金属板であってもよい。金属板は、銅板、金板、ニッケル板、チタン板、アルミニウム板等を含んでいてもよい。
放熱部材103は、放熱板に代えて、スパッタ法および/またはめっき法によって形成された金属膜であってもよい。金属膜は、銅膜、金膜、銀膜、ニッケル膜、チタン膜、アルミニウム膜等を含んでいてもよい。放熱部材103を形成する工程は、前述のベース基板51の切断工程(図5Kも併せて参照)に先立って実施され得る。
以上、電子部品101によっても、電子部品1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。
また、電子部品101によれば、基板6の第2基板主面10に放熱部材103を含む放熱構造102が形成されている。これにより、MISFETチップ21から基板6に伝達された熱を、外部に効率よく放散させることができる。
特に、金属膜を含む放熱部材103によれば、実装面3および非実装面4の法線方向に沿って部品本体2が厚化することを抑制できる。よって、電子部品101の小型化を図りながら、放熱性を向上できる。
第2実施形態の構造、第3実施形態の構造、または、第4実施形態の構造、もしくは、第2~第4実施形態の構造の内の任意の2つの構成または3つの構成が組み合わされた構成が、電子部品101に適用されてもよい。
図14は、本発明の第6実施形態に係る電子部品111の構造を説明するための図である。以下では、電子部品1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
電子部品111は、半導体整流素子の一例としてのダイオードを含む半導体装置である。ダイオードとしては、pn接合ダイオード、ファーストリカバリーダイオード、ツェナーダイオード、ショットキーバリアダイオード等の種々のダイオードが採用され得る。本実施形態では、ダイオードとしてショットキーバリアダイオードが採用されている。
電子部品111は、MISFETチップ21に代えてダイオードチップ112を含む。ダイオードチップ112は、直方体形状のチップ本体113を含む。チップ本体113は、一方側の第1チップ主面114、他方側の第2チップ主面115、ならびに、第1チップ主面114および第2チップ主面115を接続するチップ側面116を含む。
ダイオードチップ112は、Siを含むチップ本体113を有するSi-ダイオードチップであってもよい。Si-ダイオードチップの耐圧は、30V以上6500V以下であってもよい。Si-ダイオードチップの耐圧は、アノード/カソード間に印加可能な最大の逆方向電圧VRによって定義される。
ダイオードチップ112は、化合物半導体を含むチップ本体113を有するダイオードチップであってもよい。チップ本体113は、化合物半導体としての窒化物半導体または酸化物半導体を含んでいてもよい。
窒化物半導体は、窒化ガリウム(GaN)を含んでいてもよい。酸化物半導体は、酸化ガリウム(Ga2O3)を含んでいてもよい。化合物半導体を含むダイオードチップの耐圧は、600V以上10000V以下であってもよい。
ダイオードチップ112は、SiCを含むチップ本体113を有するSiC-ダイオードチップであってもよい。SiC-ダイオードチップの耐圧は、600V以上15000V以下であってもよい。
とりわけ、化合物半導体を含むダイオードチップやSiC-ダイオードチップでは、大電流に起因する発熱によって高温になり得る。電子部品111は、これらハイパワー型のダイオードチップに対して有益な構造を有している。
ダイオードチップ112は、カソード端子電極層117およびアノード端子電極層118を含む。カソード端子電極層117は、チップ本体113の第1チップ主面114の上に形成されている。アノード端子電極層118は、チップ本体113の第2チップ主面115の上に形成されている。
ダイオードチップ112は、基板6の第1基板主面9にチップ本体113の第2チップ主面115を対向させた姿勢で、基板6の第1基板主面9の上に配置されている。アノード端子電極層118は、導電性接合材119を介して配線層20の第1接続領域22に接合されている。つまり、配線層20は、アノード配線層を形成している。
導電性接合材119は、低融点金属または金属製ペーストを含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。金属製ペーストは、銅ペースト、銀ペースト、金ペースト等を含んでいてもよい。
カソード端子電極層117およびアノード端子電極層118の配置、形状、大きさ等は、特定の形態に限定されるものではない。カソード端子電極層117およびアノード端子電極層118の配置、形状、大きさ等は、ダイオードチップ112の仕様に基づいて種々の形態が採用され得る。
カソード端子電極層117は、第1チップ主面114の上に形成された島状のパッド部、および、パッド部から第1チップ主面114の上に選択的に引き回された線状のライン部を含んでいてもよい。
アノード端子電極層118は、第1チップ主面114の上に形成された島状のパッド部、および、パッド部から第2チップ主面115の上に選択的に引き回された線状のライン部を含んでいてもよい。
ダイオードチップ112は、チップ本体113の第1チップ主面114および/または第2チップ主面115の上に形成された多層配線構造を含んでいてもよい。多層配線構造は、配線層および絶縁層が交互に積層された構造を有していてもよい。
第1チップ主面114の上に多層配線構造が形成されている場合、カソード端子電極層117は、多層配線構造において最上配線層として形成されていてもよい。第2チップ主面115の上に多層配線構造が形成されている場合、アノード端子電極層118は、多層配線構造において最上配線層として形成されていてもよい。
ダイオードチップ112は、複数(2つ以上)のカソード端子電極層117を含んでいてもよい。ダイオードチップ112は、複数(2つ以上)のアノード端子電極層118を含んでいてもよい。
封止絶縁層8には、カソードパッド開口120およびアノードパッド開口121が形成されている。カソードパッド開口120は、ダイオードチップ112のカソード端子電極層117を選択的に露出させている。アノードパッド開口121は、配線層20の第2接続領域23を選択的に露出させている。
電子部品111は、カソード外部端子122およびアノード外部端子123を含む。カソード外部端子122は、チップ側外部端子として形成されている。アノード外部端子123は、配線層側外部端子として形成されている。
カソード外部端子122は、カソードパッド開口120に埋め込まれている。カソード外部端子122は、カソードパッド開口120内において、カソード端子電極層117に接続されている。
カソード外部端子122は、チップ本体113の第1チップ主面114の法線方向に沿って立設された柱状のカソード柱状電極層124を含む。カソード柱状電極層124は、外部接続されるカソード接続部125を含む。
カソード接続部125は、封止絶縁層8の第1封止主面12から露出している。カソード接続部125は、封止絶縁層8の第1封止主面12に対して面一な接続面を有している。カソード柱状電極層124は、銅を含んでいてもよい。
アノード外部端子123は、アノードパッド開口121に埋め込まれている。アノード外部端子123は、アノードパッド開口121内において、配線層20の第2接続領域23に接続されている。アノード外部端子123は、配線層20を介してダイオードチップ112のアノード端子電極層118に電気的に接続されている。
アノード外部端子123は、基板6の第1基板主面9の法線方向に沿って立設された柱状のアノード柱状電極層126を含む。アノード柱状電極層126は、外部接続されるアノード接続部127を含む。
アノード接続部127は、封止絶縁層8の第1封止主面12から露出している。アノード接続部127は、封止絶縁層8の第1封止主面12に対して面一な接続面を有している。アノード柱状電極層126は、銅を含んでいてもよい。
電子部品111は、前述の電子部品1の製造方法とほぼ同様の工程を経て製造できる。以上、MISFETチップ21に代えてダイオードチップ112を含む電子部品111によっても、電子部品1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。
ダイオードチップ112は、基板6の第1基板主面9にチップ本体113の第1チップ主面114を対向させた姿勢で、基板6の第1基板主面9の上に配置されていてもよい。つまり、アノードおよびカソードの接続形態が入れ替わった構造が採用されてもよい。この場合、カソード端子電極層117が、導電性接合材119を介して配線層20の第1接続領域22に接合される。つまり、配線層20は、カソード配線層を形成する。
第2実施形態の構造、第3実施形態の構造、第4実施形態の構造または第5実施形態の構造、もしくは、第2~第5実施形態の内の任意の2つの構造、3つの構造または4つの構造が組み合わされた構成が、電子部品111に適用されてもよい。
図15は、本発明の第7実施形態に係る電子部品131の内部構造を説明するための平面図である。図16は、図15のXVI-XVI線に沿う断面図である。以下では、電子部品1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
図15および図16を参照して、電子部品131は、複数のチップを含む半導体パワーモジュールである。電子部品131は、MISFETチップ21に加えて、ダイオードチップ112およびICチップ132(制御チップ)を含む。基板6の第1基板主面9に対するMISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132の配置位置は任意であり、特定の配置位置に限定されるものではない。
電子部品131は、MISFETチップ21用の第1配線層133、ダイオードチップ112用の第2配線層134、および、ICチップ132用の第3配線層135を含む。第1配線層133、第2配線層134および第3配線層135は、前述の配線層20と同様の構造を有している。
第1配線層133には、MISFETチップ21およびドレイン外部端子18が接続されている。第1配線層133に対するMISFETチップ21およびドレイン外部端子18の接続態様は、前述の電子部品1の場合と同様である。
第2配線層134には、ダイオードチップ112が接続されている。第2配線層134に対するダイオードチップ112の接続態様は、前述の電子部品111の場合と同様である。ただし、この形態では、カソード外部端子122およびアノード外部端子123は、設けられていない。
第3配線層135には、入力外部端子136およびICチップ132が接続されている。入力外部端子136は、配線層側外部端子として形成されている。入力外部端子136は、ICチップ132に電力を供給するための端子である。入力外部端子136は、第3配線層135を介してICチップ132に電気的に接続されている。
入力外部端子136の構成は、ドレイン外部端子18の構成とほぼ同様である。第3配線層135に対する入力外部端子136の接続態様は、第1配線層133に対するドレイン外部端子18の接続態様と同様である。
ICチップ132は、この形態では、MISFETチップ21のゲートを駆動制御するためのゲートドライバICである。ICチップ132は、直方体形状のチップ本体141を含む。チップ本体141は、一方側の第1チップ主面142、他方側の第2チップ主面143、ならびに、第1チップ主面142および第2チップ主面143を接続するチップ側面144を含む。
ICチップ132は、出力端子電極層145および入力端子電極層146を含む。出力端子電極層145は、チップ本体141の第1チップ主面142の上に形成されている。入力端子電極層146は、チップ本体141の第2チップ主面143の上に形成されている。
入力端子電極層146は、導電性接合材147を介して第3配線層135に接合されている。これにより、ICチップ132は、第3配線層135を介して入力外部端子136に電気的に接続されている。
導電性接合材147は、低融点金属または金属製ペーストを含んでいてもよい。低融点金属は、半田を含んでいてもよい。金属製ペーストは、銅ペースト、銀ペースト、金ペースト等を含んでいてもよい。
出力端子電極層145および入力端子電極層146の配置、形状、大きさ等は、特定の形態に限定されるものではない。出力端子電極層145および入力端子電極層146の配置、形状、大きさ等は、ICチップ132の仕様に基づいて種々の形態が採用され得る。
複数の出力端子電極層145が、チップ本体141の第1チップ主面142の上に形成されていてもよい。1つまたは複数の出力端子電極層145は、島状のパッド部、および、パッド部から第1チップ主面142の上に選択的に引き回された線状のライン部を含んでいてもよい。
ICチップ132は、チップ本体141の第1チップ主面142および/または第2チップ主面143の上に形成された多層配線構造を含んでいてもよい。多層配線構造は、配線層および絶縁層が交互に積層された構造を有していてもよい。
第1チップ主面142の上に多層配線構造が形成されている場合、出力端子電極層145は、多層配線構造において最上配線層として形成されていてもよい。第2チップ主面143の上に多層配線構造が形成されている場合、入力端子電極層146は、多層配線構造において最上配線層として形成されていてもよい。
図16を参照して、電子部品131は、中間絶縁層148を含む。中間絶縁層148は、主面絶縁層7の上に形成されている。中間絶縁層148の周縁は、この形態では、基板6の周縁に対して基板6の内方領域に間隔を空けて形成されている。中間絶縁層148の周縁および基板6の周縁の間の領域には、段差部が形成されている。
中間絶縁層148は、基板6の第1基板主面9の全域を被覆していてもよい。この場合、中間絶縁層148は、基板6の基板側面11に対してほぼ面一に形成されていてもよい。中間絶縁層148は、封止絶縁層8の封止側面14および基板6の基板側面11に対して面一な側面を有していてもよい。
中間絶縁層148は、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132を封止している。中間絶縁層148は、酸化シリコン、窒化シリコン、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂のうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。中間絶縁層148は、この形態では、ポリイミド樹脂を含む中間封止樹脂層からなる。
中間絶縁層148には、ゲートコンタクト孔149、ソースコンタクト孔150、ソースセンスコンタクト孔151、ドレインコンタクト孔152およびカソードコンタクト孔153が形成されている。中間絶縁層148には、出力コンタクト孔154、第1配線コンタクト孔155、第2配線コンタクト孔156および入力コンタクト孔157が形成されている。
ゲートコンタクト孔149は、MISFETチップ21のゲート端子電極層28を選択的に露出させている。ソースコンタクト孔150は、MISFETチップ21のソース端子電極層29を選択的に露出させている。
ソースセンスコンタクト孔151は、MISFETチップ21のソースセンス端子電極層30を選択的に露出させている。ドレインコンタクト孔152は、第1配線層133を選択的に露出させている。
カソードコンタクト孔153は、ダイオードチップ112のカソード端子電極層117を選択的に露出させている。出力コンタクト孔154は、ICチップ132の出力端子電極層145を選択的に露出させている。
第1配線コンタクト孔155は、第1配線層133においてドレインコンタクト孔152とは異なる領域を選択的に露出させている。第2配線コンタクト孔156は、第2配線層134を選択的に露出させている。入力コンタクト孔157は、第3配線層135を選択的に露出させている。
電子部品131は、第1接続配線層161、第2接続配線層162および第3接続配線層163を含む。第1接続配線層161、第2接続配線層162および第3接続配線層163は、中間絶縁層148の上にそれぞれ形成されている。
第1接続配線層161は、中間絶縁層148の上において選択的に引き回されている。第1接続配線層161は、ソース端子電極層29および第2配線層134の間の領域を選択的に引き回されている。第1接続配線層161は、第1接続部164および第2接続部165を含む。
第1接続部164は、MISFETチップ21のソース端子電極層29に接続されている。第1接続部164は、より具体的には、中間絶縁層148の上からソースコンタクト孔150に入り込んでいる。第1接続部164は、ソースコンタクト孔150内においてソース端子電極層29に接続されている。
第2接続部165は、第2配線層134に接続されている。第2接続部165は、より具体的には、中間絶縁層148の上から第2配線コンタクト孔156に入り込んでいる。第1接続配線層161の第2接続部165は、第2配線コンタクト孔156内において第2配線層134に接続されている。
第2接続配線層162は、中間絶縁層148の上において選択的に引き回されている。第2接続配線層162は、カソード端子電極層117および第1配線層133の間の領域を選択的に引き回されている。第2接続配線層162は、第1接続部166および第2接続部167を含む。
第1接続部166は、ダイオードチップ112のカソード端子電極層117に電気的に接続されている。第1接続部166は、より具体的には、中間絶縁層148の上からカソードコンタクト孔153に入り込んでいる。第1接続部166は、カソードコンタクト孔153内においてカソード端子電極層117に接続されている。
第2接続部167は、第1配線層133に電気的に接続されている。第2接続部167は、より具体的には、中間絶縁層148の上から第1配線コンタクト孔155に入り込んでいる。第2接続部167は、第1配線コンタクト孔155内において第1配線層133に接続されている。
第3接続配線層163は、中間絶縁層148の上において選択的に引き回されている。第3接続配線層163は、ゲート端子電極層28および出力端子電極層145の間の領域を選択的に引き回されている。第3接続配線層163は、第1接続部168および第2接続部169を含む。
第1接続部168は、MISFETチップ21のゲート端子電極層28に電気的に接続されている。第1接続部168は、より具体的には、中間絶縁層148の上からゲートコンタクト孔149に入り込んでいる。第1接続部168は、ゲートコンタクト孔149内においてゲート端子電極層28に接続されている。
第2接続部169は、ICチップ132の出力端子電極層145に電気的に接続されている。第2接続部169は、より具体的には、中間絶縁層148の上から出力コンタクト孔154に入り込んでいる。第3接続配線層163の第2接続部169は、出力コンタクト孔154内において出力端子電極層145に接続されている。
封止絶縁層8は、この形態では、基板6の第1基板主面9の上において、中間絶縁層148を封止している。これにより、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132は、中間絶縁層148および封止絶縁層8によって一括して封止されている。
封止絶縁層8には、ゲートパッド開口33、ソースパッド開口34、ソースセンスパッド開口35、ドレインパッド開口36および入力端子パッド開口170が形成されている。ドレインパッド開口36は、ドレインコンタクト孔152に連通している。入力端子パッド開口170は、入力コンタクト孔157に連通している。
ゲート外部端子15は、ゲートパッド開口33に埋め込まれている。ゲート外部端子15は、第3接続配線層163の第1接続部168を介して、MISFETチップ21のゲート端子電極層28に電気的に接続されている。
ソース外部端子16は、ソースパッド開口34に埋め込まれている。ソース外部端子16は、第1接続配線層161の第1接続部164を介して、MISFETチップ21のソース端子電極層29に電気的に接続されている。
ソースセンス外部端子17は、ソースセンスパッド開口35に埋め込まれている。ドレイン外部端子18は、ドレインパッド開口36に埋め込まれている。入力外部端子136は、入力端子パッド開口170に埋め込まれている。
図17は、図15に示す電子部品131の電気的構造を説明するための回路図である。
図17を参照して、ダイオードチップ112は、MISFETチップ21に接続されている。ダイオードチップ112は、フリーホイールダイオードとしてMISFETチップ21に接続されている。ICチップ132は、MISFETチップ21のゲートに接続されている。
以上、電子部品131によっても、電子部品1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。
また、電子部品131によれば、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132がワンパッケージ化されている。これにより、電子部品131を実装基板等の接続対象物に実装することにより、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132を一度のステップで実装基板に実装できる。
また、電子部品131によれば、中間絶縁層148が、基板6の第1基板主面9および封止絶縁層8の間の領域に介在している。中間絶縁層148は、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132を被覆している。
この中間絶縁層148の上には、第1接続配線層161、第2接続配線層162および第3接続配線層163が形成されている。つまり、中間絶縁層148により、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132に対して基板6の第1基板主面9の法線方向に沿って積層した態様で、第1接続配線層161、第2接続配線層162および第3接続配線層163を作り込むことができる。
これにより、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132の間を接続する配線を、基板6の第1基板主面9に沿う横方向に大きく引き出す必要がなくなる。これにより、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132を互いに近接配置することができる。
よって、電子部品131によれば、実装基板等の接続対象物に個別的に実装する場合に比べて、MISFETチップ21、ダイオードチップ112およびICチップ132を含む回路網が実装基板等の接続対象物に占める専有面積を低減できる。
電子部品131において、カソード外部端子122およびアノード外部端子123が形成された構造が採用されてもよい。電子部品131において、ICチップ132の出力端子電極層145に出力外部端子(図示せず)が接続された構造が採用されてもよい。出力外部端子は、ゲート外部端子15等と同様の構造を有していてもよい。
電子部品131において、第1接続配線層161、第2接続配線層162および第3接続配線層163が形成されていない構造が採用されてもよい。この場合、中間絶縁層148を省くことができる。
電子部品131において、MISFETチップ21に代えて、第2のダイオードチップ112が設けられていてもよい。電子部品131において、複数(2つ以上)のダイオードチップ112が設けられていてもよい。電子部品131において、MISFETチップ21は、省かれてもよい。
電子部品131において、ダイオードチップ112に代えて、第2のMISFETチップ21が設けられていてもよい。電子部品131において、複数(2つ以上)のMISFETチップ21が設けられていてもよい。電子部品131において、ダイオードチップ112は、省かれてもよい。
電子部品131において、ゲートドライバIC以外の任意のICチップが、ICチップ132として採用されてもよい。電子部品131において、ICチップ132は、省かれてもよい。
電子部品131において、ICチップ132に代えてまたはこれに加えて、受動素子チップが設けられていてもよい。受動素子チップは、キャパシタ、抵抗またはインダクタのうちの少なくとも一種を含んでいてもよい。
受動素子チップの接続先は任意である。受動素子チップは、MISFETチップ21のゲート、ソースまたはドレインに電気的に接続されていてもよい。受動素子チップは、ダイオードチップ112のカソードまたはアノードに電気的に接続されていてもよい。
第2実施形態の構造、第3実施形態の構造、第4実施形態の構造、第5実施形態の構造または第6実施形態の構造、もしくは、これらの内の任意の2つ、3つ、4つまたは5つの構造が組み合わされた構成が、電子部品131に適用されてもよい。
図18は、図3に対応する部分の断面図であって、本発明の第8実施形態に係る電子部品181の構造を説明するための図である。以下では、電子部品1に対して述べた構造に対応する構造については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
電子部品181では、MISFETチップ21が、導電性接合材32を介さずに、配線層20に直接接合されている。より具体的には、MISFETチップ21のドレイン端子電極層31が、配線層20の第1接続領域22に直接接合されている。
配線層20は、焼成プロセスを利用して形成されている。配線層20の焼成プロセスでは、まず、配線層20のベースとなる導電性ペーストが主面絶縁層7の上に塗布される。導電性ペーストは、銅ペーストであってもよい。
次に、導電性ペーストにドレイン端子電極層31が接続されるように、MISFETチップ21が導電性ペーストの上に配置される。その後、導電性ペーストが焼成される。これにより、ドレイン端子電極層31が配線層20に接合される。
以上、電子部品181によっても、電子部品1に対して述べた効果と同様の効果を奏することができる。
MISFETチップ21が、導電性接合材32を介さずに、配線層20に直接接合された形態は、第2実施形態の構造、第3実施形態の構造、第4実施形態の構造、第5実施形態の構造、第6実施形態の構造および第7実施形態の構造にも適用できる。
たとえば、第6実施形態において、ダイオードチップ112は、MISFETチップ21と同様に、導電性接合材119を介さずに配線層20に直接接合されていてもよい。また、第7実施形態において、ダイオードチップ112およびICチップ132は、MISFETチップ21と同様に、導電性接合材147を介さずに第3配線層135に直接接合されていてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。
前述の各実施形態において、ソースセンス端子電極層30を備えないMISFETチップ21が採用されてもよい。この場合、ソースセンス端子電極層30に起因して形成される構造、たとえばソースセンス外部端子17等を省くことができる。
前述の各実施形態において、ソース端子電極層29よりもインダクタンスの大きいソースセンス端子電極層30を備えないMISFETチップ21が採用されてもよい。
前述の各実施形態において、基板6は、半導体基板に代えて金属基板を含んでいてもよい。金属基板は、銅基板、金基板またはアルミニウム基板を含んでいてもよい。むろん、金属基板は、これらの金属材料以外の金属材料によって形成されていてもよい。
前述の各実施形態において、基板6は、半導体基板に代えて絶縁基板を含んでいてもよい。絶縁基板は、ガラス基板、セラミック基板、または樹脂基板を含んでいてもよい。むろん、絶縁基板は、これらの絶縁材料以外の絶縁材料によって形成されていてもよい。
前述の各実施形態において、主面絶縁層7が省かれてもよい。前述の各実施形態において、基板6が絶縁体の場合は、主面絶縁層7が省かれてもよい。
前述の各実施形態では、いわゆる縦型デバイスからなるMISFETチップ21について説明した。しかし、MISFETチップ21は、横型デバイスであってもよい。つまり、MISFETチップ21は、ゲート端子電極層28、ソース端子電極層29、ソースセンス端子電極層30およびドレイン端子電極層31が、チップ本体24の第1チップ主面25の上に形成された構造を有していてもよい。この場合、ドレイン外部端子18は、チップ本体24の第1チップ主面25の上に形成される。
前述の各実施形態では、いわゆる縦型デバイスからなるダイオードチップ112について説明した。しかし、ダイオードチップ112は、横型デバイスであってもよい。つまり、ダイオードチップ112は、カソード端子電極層117およびアノード端子電極層118が、チップ本体113の第1チップ主面114の上に形成された構造を有していてもよい。この場合、アノード外部端子123は、チップ本体113の第1チップ主面114の上に形成される。
前述の各実施形態において、MISFETチップ21に代えて半導体スイッチング素子の一例としてのIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)を含むIGBTチップが採用されてもよい。この場合、MISFETの「ソース」が、IGBTの「エミッタ」に読み替えられる。また、MISFETの「ドレイン」が、IGBTの「コレクタ」に読み替えられる。
この出願は、2017年4月24日に日本国特許庁に提出された特願2017-085614に対応しており、この出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。
本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
1 電子部品
6 基板(半導体基板)
7 主面絶縁層
8 封止絶縁層
9 基板の第1基板主面
10 基板の第2基板主面
12 封止絶縁層の第1封止主面
14 封止絶縁層の封止側面
15 ゲート外部端子
16 ソース外部端子
17 ソースセンス外部端子
18 ドレイン外部端子
20 配線層
21 MISFETチップ
24 MISFETチップのチップ本体
25 MISFETチップの第1チップ主面
26 MISFETチップの第2チップ主面
28 MISFETチップのゲート端子電極層
29 MISFETチップのソース端子電極層
30 MISFETチップのソースセンス端子電極層
31 MISFETチップのドレイン端子電極層
33 ゲートパッド開口
34 ソースパッド開口
35 ソースセンスパッド開口
36 ドレインパッド開口
40 ゲート外部端子のゲート柱状電極層
41 ゲート外部端子のゲート接続部
42 ソース外部端子のソース柱状電極層
43 ソース外部端子のソース接続部
44 ソースセンス外部端子のソースセンス柱状電極層
45 ソースセンス外部端子のソースセンス接続部
46 ドレイン外部端子のドレイン柱状電極層
47 ドレイン外部端子のドレイン接続部
61 電子部品
62 ゲート外部端子のゲート導電接合層
63 ソース外部端子のソース導電接合層
64 ソースセンス外部端子のソースセンス導電接合層
65 ドレイン外部端子のドレイン導電接合層
71 電子部品
72 ゲート外部端子のゲート電極膜
73 ゲート外部端子のゲート導電接合層
74 ゲート外部端子の被覆部
75 ソース外部端子のソース電極膜
76 ソース外部端子のソース導電接合層
77 ソース外部端子の被覆部
78 ソースセンス外部端子のソースセンス電極膜
79 ソースセンス外部端子のソースセンス導電接合層
80 ソースセンス外部端子の被覆部
81 ドレイン外部端子のドレイン電極膜
82 ドレイン外部端子のレイン導電接合層
83 ドレイン外部端子の被覆部
91 電子部品
92 放熱構造
93 フィン構造
101 電子部品
102 放熱構造
103 放熱部材
111 電子部品
112 ダイオードチップ
113 ダイオードチップのチップ本体
114 ダイオードチップの第1チップ主面
115 ダイオードチップの第2チップ主面
117 ダイオードチップのカソード端子電極層
118 ダイオードチップのアノード端子電極層
120 カソードパッド開口
121 アノードパッド開口
122 カソード外部端子
123 アノード外部端子
124 カソード外部端子のカソード柱状電極層
125 カソード外部端子のカソード接続部
126 アノード外部端子のアノード柱状電極層
127 アノード外部端子のアノード接続部
131 電子部品
132 ICチップ
133 第1配線層
134 第2配線層
135 第3配線層
136 入力外部端子
141 ICチップのチップ本体
142 ICチップの第1チップ主面
143 ICチップの第2チップ主面
145 ICチップの出力端子電極層
146 ICチップの入力端子電極層
148 中間絶縁層
161 第1接続配線層
162 第2接続配線層
163 第3接続配線層
181 電子部品
6 基板(半導体基板)
7 主面絶縁層
8 封止絶縁層
9 基板の第1基板主面
10 基板の第2基板主面
12 封止絶縁層の第1封止主面
14 封止絶縁層の封止側面
15 ゲート外部端子
16 ソース外部端子
17 ソースセンス外部端子
18 ドレイン外部端子
20 配線層
21 MISFETチップ
24 MISFETチップのチップ本体
25 MISFETチップの第1チップ主面
26 MISFETチップの第2チップ主面
28 MISFETチップのゲート端子電極層
29 MISFETチップのソース端子電極層
30 MISFETチップのソースセンス端子電極層
31 MISFETチップのドレイン端子電極層
33 ゲートパッド開口
34 ソースパッド開口
35 ソースセンスパッド開口
36 ドレインパッド開口
40 ゲート外部端子のゲート柱状電極層
41 ゲート外部端子のゲート接続部
42 ソース外部端子のソース柱状電極層
43 ソース外部端子のソース接続部
44 ソースセンス外部端子のソースセンス柱状電極層
45 ソースセンス外部端子のソースセンス接続部
46 ドレイン外部端子のドレイン柱状電極層
47 ドレイン外部端子のドレイン接続部
61 電子部品
62 ゲート外部端子のゲート導電接合層
63 ソース外部端子のソース導電接合層
64 ソースセンス外部端子のソースセンス導電接合層
65 ドレイン外部端子のドレイン導電接合層
71 電子部品
72 ゲート外部端子のゲート電極膜
73 ゲート外部端子のゲート導電接合層
74 ゲート外部端子の被覆部
75 ソース外部端子のソース電極膜
76 ソース外部端子のソース導電接合層
77 ソース外部端子の被覆部
78 ソースセンス外部端子のソースセンス電極膜
79 ソースセンス外部端子のソースセンス導電接合層
80 ソースセンス外部端子の被覆部
81 ドレイン外部端子のドレイン電極膜
82 ドレイン外部端子のレイン導電接合層
83 ドレイン外部端子の被覆部
91 電子部品
92 放熱構造
93 フィン構造
101 電子部品
102 放熱構造
103 放熱部材
111 電子部品
112 ダイオードチップ
113 ダイオードチップのチップ本体
114 ダイオードチップの第1チップ主面
115 ダイオードチップの第2チップ主面
117 ダイオードチップのカソード端子電極層
118 ダイオードチップのアノード端子電極層
120 カソードパッド開口
121 アノードパッド開口
122 カソード外部端子
123 アノード外部端子
124 カソード外部端子のカソード柱状電極層
125 カソード外部端子のカソード接続部
126 アノード外部端子のアノード柱状電極層
127 アノード外部端子のアノード接続部
131 電子部品
132 ICチップ
133 第1配線層
134 第2配線層
135 第3配線層
136 入力外部端子
141 ICチップのチップ本体
142 ICチップの第1チップ主面
143 ICチップの第2チップ主面
145 ICチップの出力端子電極層
146 ICチップの入力端子電極層
148 中間絶縁層
161 第1接続配線層
162 第2接続配線層
163 第3接続配線層
181 電子部品
Claims (35)
- 一方側の第1主面および他方側の第2主面を有する基板と、
一方側の第1チップ主面および他方側の第2チップ主面、ならびに、前記第1チップ主面および/または前記第2チップ主面に形成された複数の電極を有し、前記基板の前記第1主面に配置されたチップと、
前記基板の前記第2主面を露出させるように前記基板の前記第1主面の上で前記チップを封止し、前記基板の前記第1主面に対向する封止主面を有する封止絶縁層と、
前記封止絶縁層の前記封止主面から露出するように前記封止絶縁層を貫通して形成され、前記チップの前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続された複数の外部端子と、を含む、電子部品。 - 前記封止絶縁層の前記封止主面は、実装面を形成しており、
前記チップの前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続された前記複数の外部端子の全てが、前記実装面から露出している、請求項1に記載の電子部品。 - 前記基板は、前記第1主面および前記第2主面を接続する側面を含み、
前記封止絶縁層は、前記基板の前記側面を露出させている、請求項1または2に記載の電子部品。 - 前記封止絶縁層は、前記基板の前記側面に対して面一に形成された封止側面を含む、請求項3に記載の電子部品。
- 前記チップは、前記第1チップ主面側に形成された回路素子を含み、前記第2チップ主面を前記基板の前記第1主面に対向させた姿勢で前記第1主面の上に配置されており、
前記複数の外部端子は、前記封止絶縁層を貫通して前記チップの前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続されたチップ側外部端子を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の電子部品。 - 前記基板は、シリコン基板、炭化シリコン基板、サファイア基板または窒化物半導体基板を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記基板の前記第1主面の上に形成された配線層をさらに含み、
前記チップは、前記第2チップ主面に形成され、前記配線層に電気的に接続された配線側電極を含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の電子部品。 - 前記複数の外部端子は、前記封止絶縁層を貫通して前記配線層に接続された配線層側外部端子を含む、請求項7に記載の電子部品。
- 前記基板の前記第1主面に形成され、前記基板の前記第1主面および前記チップの間の領域に介在する主面絶縁層をさらに含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記主面絶縁層は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたは酸窒化アルミニウムのうちの少なくとも1種を含む、請求項9に記載の電子部品。
- 前記基板の前記第2主面に設けられ、前記チップで生じた熱を外部に放散させる放熱構造をさらに含む、請求項1~10のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記放熱構造は、前記基板の前記第2主面に形成されたフィン構造を含む、請求項11に記載の電子部品。
- 前記放熱構造は、前記基板の前記第2主面を被覆する放熱部材を含む、請求項11または12に記載の電子部品。
- 前記複数の外部端子は、前記基板の前記第1主面の法線方向に沿って柱状に立設された柱状電極層をそれぞれ含む、請求項1~13のいずれか一項に記載の電子部品。
- 前記柱状電極層は、外部接続される接続部を含み、
前記柱状電極層の前記接続部は、前記封止絶縁層の前記封止主面に対して面一に形成されている、請求項14に記載の電子部品。 - 前記複数の外部端子は、前記柱状電極層の上に形成された導電接合層をそれぞれ含む、請求項14または15に記載の電子部品。
- 前記導電接合層の全体が、前記封止絶縁層の前記封止主面から露出している、請求項16に記載の電子部品。
- 前記封止絶縁層の前記封止主面には、複数の開口が形成されており、
前記複数の外部端子は、前記開口の内壁に沿って膜状に形成された電極膜をそれぞれ含む、請求項1~13のいずれか一項に記載の電子部品。 - 前記複数の外部端子は、前記電極膜の上に形成された導電接合層をそれぞれ含む、請求項18に記載の電子部品。
- 前記電極膜は、前記開口の外側で前記封止絶縁層の前記封止主面を被覆する被覆部を含み、
前記導電接合層は、前記開口を埋めて、前記開口の外側で前記電極膜の前記被覆部を被覆している、請求項19に記載の電子部品。 - 前記基板の前記第1主面の上に配置された第2チップをさらに含み、
前記封止絶縁層は、前記基板の前記第1主面において前記チップおよび前記第2チップを封止している、請求項1~20のいずれか一項に記載の電子部品。 - 前記第2チップは、前記チップに電気的に接続されている、請求項21に記載の電子部品。
- 前記基板の前記第1主面および前記封止絶縁層の間の領域に介在し、前記チップおよび前記第2チップを被覆する中間絶縁層と、
前記中間絶縁層および前記封止絶縁層の間の領域に介在し、前記チップおよび前記第2チップに電気的に接続されるように、前記中間絶縁層の上に引き回された接続配線層と、をさらに含む、請求項21または22に記載の電子部品。 - 前記チップは、ソース、ドレインおよびゲートを有するMISFETを含み、
前記第2チップは、前記チップの前記ドレインに電気的に接続されたカソード、および、前記チップの前記ソースに電気的に接続されたアノードを有するダイオードを含む、請求項21~23のいずれか一項に記載の電子部品。 - 前記チップは、ソース、ドレインおよびゲートを有するMISFETを含み、
前記第2チップは、前記MISFETの前記ゲートを駆動制御する制御チップを含む、請求項21~23のいずれか一項に記載の電子部品。 - 前記MISFETは、シリコン、炭化シリコンまたは窒化物半導体に形成された縦型または横型のデバイスであり、600V以上の耐圧を有している、請求項24または25に記載の電子部品。
- 前記チップは、エミッタ、コレクタおよびゲートを有するIGBTを含み、
前記第2チップは、前記チップの前記コレクタに電気的に接続されたカソード、および、前記チップの前記エミッタに電気的に接続されたアノードを有するダイオードを含む、請求項21~23のいずれか一項に記載の電子部品。 - 前記IGBTは、シリコン、炭化シリコンまたは窒化物半導体に形成された縦型または横型のデバイスであり、600V以上の耐圧を有している、請求項27に記載の電子部品。
- 一方側の第1主面および他方側の第2主面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記第1主面に形成された主面絶縁層と、
複数の電極を有し、前記主面絶縁層に配置された半導体チップと、
前記半導体基板の前記第2主面を露出させるように前記半導体基板の前記第1主面において前記半導体チップを封止し、前記半導体基板の前記第1主面に対向する封止主面を有する封止絶縁層と、
前記封止絶縁層の前記封止主面から露出するように前記封止絶縁層を貫通して形成され、前記半導体チップの前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続された複数の外部端子と、を含む、半導体装置。 - 前記封止絶縁層の前記封止主面は、実装面を形成しており、
前記半導体チップの前記複数の電極にそれぞれ電気的に接続された前記複数の外部端子の全てが、前記実装面から露出している、請求項29に記載の半導体装置。 - 前記半導体基板は、前記第1主面および前記第2主面を接続する側面を含み、
前記封止絶縁層は、前記半導体基板の前記側面を露出させている、請求項29または30に記載の半導体装置。 - 前記封止絶縁層は、前記半導体基板の前記側面に対して面一に形成された封止側面を含む、請求項31に記載の半導体装置。
- 前記半導体チップは、シリコン、炭化シリコンまたは窒化物半導体に形成された縦型または横型のトランジスタを有するデバイスであり、600V以上の耐圧を有している、請求項29~32のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記半導体基板は、シリコン基板、炭化シリコン基板、サファイア基板または窒化物半導体基板のうちの少なくとも1種を含む、請求項29~33のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記主面絶縁層は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたは酸窒化アルミニウムのうちの少なくとも1種を含み、かつ、0.1μm以上100μm以下の厚さを有している、請求項29~34のいずれか一項に記載の半導体装置。
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