WO2023079825A1 - 半導体装置 - Google Patents

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WO2023079825A1
WO2023079825A1 PCT/JP2022/033288 JP2022033288W WO2023079825A1 WO 2023079825 A1 WO2023079825 A1 WO 2023079825A1 JP 2022033288 W JP2022033288 W JP 2022033288W WO 2023079825 A1 WO2023079825 A1 WO 2023079825A1
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semiconductor chip
semiconductor device
wiring
semiconductor
chip
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PCT/JP2022/033288
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Inventor
敬史 鈴木
Original Assignee
アオイ電子株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L25/18Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device, and can be suitably used, for example, in a semiconductor device in which a semiconductor chip including a high-side switch field effect transistor and a semiconductor chip including a low-side switch field effect transistor are sealed together. It is a thing.
  • a DC-DC converter has a configuration in which a high-side switch power MOSFET and a low-side switch power MOSFET are connected in series. Therefore, a semiconductor device is used in which a semiconductor chip formed with a power MOSFET for a high-side switch and a semiconductor chip formed with a power MOSFET for a low-side switch are packaged together.
  • Patent Document 1 describes a technique related to a semiconductor device in which a three-terminal semiconductor chip on which a vertical MOS transistor is formed is resin-sealed.
  • Patent Document 2 describes a technique related to a semiconductor package including a semiconductor chip having a source electrode and a gate electrode formed on the front surface side and a drain electrode formed on the back surface side. .
  • Patent Document 3 discloses a technique related to a semiconductor package in which a first semiconductor chip including a high-side switching element and a second semiconductor chip including a low-side switching element are molded. Are listed.
  • a semiconductor chip formed with a power MOSFET for a high-side switch and a semiconductor chip formed with a power MOSFET for a low-side switch are packaged together, a semiconductor chip for the high-side switch is formed inside the semiconductor device. and the power MOSFET for the low-side switch may be connected in series. Even in such a semiconductor device, it is desired to achieve miniaturization as much as possible.
  • a semiconductor device includes: a first chip mounting portion; a second chip mounting portion; a first semiconductor chip mounted on the first chip mounting portion; and a second semiconductor chip mounted on the second semiconductor chip, and an insulator portion sealing them.
  • the first semiconductor chip has a source electrode formed on a main surface side and a drain electrode formed on a back surface side opposite to the main surface, and the drain electrode is formed on the first chip mounting portion. is mounted on the first chip mounting portion in a facing direction.
  • the second semiconductor chip has a source electrode formed on the main surface side and a drain electrode formed on the back surface side opposite to the main surface side, and the source electrode is mounted on the second chip. mounted on the second chip mounting portion in a direction facing the portion.
  • a first wiring is formed in the insulator portion to electrically connect the source electrode of the first semiconductor chip and the drain electrode of the second semiconductor chip.
  • the size of the semiconductor device can be reduced.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing the circuit configuration of the semiconductor device of Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a top view of the semiconductor device of Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a bottom view of the semiconductor device of Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a plan perspective view of the semiconductor device of Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a plan perspective view of the semiconductor device of Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a plan perspective view of the semiconductor device of Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a plan perspective view of the semiconductor device of Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a plan perspective view of the semiconductor device of Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the semiconductor device of Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the semiconductor device of Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the semiconductor device of Embodiment 1;
  • FIG. 1 is
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the semiconductor device of Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a top view of a semiconductor chip;
  • FIG. It is a bottom view of a semiconductor chip.
  • 4 is a cross-sectional view of the semiconductor device of the first embodiment during a manufacturing process;
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the same semiconductor device as in FIG. 13 during the manufacturing process;
  • FIG. 14 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 13;
  • FIG. 16 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 15 during the manufacturing process;
  • FIG. 17 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 16;
  • FIG. 18 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 17;
  • FIG. 17 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 17;
  • FIG. 19 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 18 during the manufacturing process;
  • FIG. 19 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 18;
  • FIG. 21 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 20 during the manufacturing process;
  • FIG. 21 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 20;
  • FIG. 23 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 22 during the manufacturing process;
  • FIG. 23 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 22;
  • FIG. 25 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 24 during the manufacturing process;
  • FIG. 25 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 24;
  • FIG. 27 is a plan view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG. 26; 27 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 26; FIG. 29 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 28 during the manufacturing process;
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a semiconductor device according to a second embodiment;
  • FIG. 11 is a plan perspective view of a semiconductor device according to a second embodiment;
  • FIG. 11 is a plan perspective view of a semiconductor device according to a second embodiment;
  • FIG. 11 is a plan perspective view of a semiconductor device according to a second embodiment;
  • FIG. 10 is a bottom view of the semiconductor device of Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment;
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the semiconductor device of the second embodiment during the manufacturing process;
  • FIG. 41 is a cross-sectional view of the same semiconductor device as in FIG. 40 during the manufacturing process; 41 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 40;
  • FIG. 40 is a cross-sectional view of the same semiconductor device as in FIG. 40 during the manufacturing process;
  • FIG. 43 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 42 during the manufacturing process;
  • FIG. 43 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 42;
  • FIG. 45 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 44 during the manufacturing process;
  • FIG. 45 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 44;
  • FIG. 47 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 46 during the manufacturing process; 47 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 46;
  • FIG. 49 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 48 during the manufacturing process;
  • FIG. 49 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 48;
  • FIG. 51 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG.
  • FIG. 51 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 50;
  • FIG. FIG. 53 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 52 during the manufacturing process;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment;
  • FIG. 11 is
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the semiconductor device of the third embodiment during the manufacturing process;
  • FIG. 60 is a cross-sectional view of the same semiconductor device as in FIG. 59 during the manufacturing process; 60 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 59;
  • FIG. FIG. 62 is a plan view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG. 61;
  • FIG. 62 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 61;
  • FIG. 64 is a plan view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG. 63;
  • 64 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 63;
  • FIG. FIG. 66 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 65 during the manufacturing process;
  • FIG. 65 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 65 during the manufacturing process;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment;
  • FIG. 11 is a plan perspective view of a semiconductor device according to a fourth embodiment;
  • FIG. 11 is a plan perspective view of a semiconductor device according to a fourth embodiment;
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the semiconductor device of the fourth embodiment during the manufacturing process;
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the semiconductor device of the fourth embodiment during the manufacturing process;
  • FIG. 75 is a cross-sectional view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG. 74;
  • FIG. 75 is a cross-sectional view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG. 74;
  • 75 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 74;
  • FIG. 78 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 77 during the manufacturing process;
  • FIG. 78 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 77 during the manufacturing process;
  • FIG. 78 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 77;
  • FIG. FIG. 81 is a plan view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG. 80;
  • FIG. 81 is a plan view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG. 80;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a fifth embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a fifth embodiment;
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the semiconductor device of Embodiment 6 during the manufacturing process;
  • FIG. 86 is a cross-sectional view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG. 85;
  • FIG. 86 is a cross-sectional view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG. 85;
  • FIG. 86 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 85;
  • FIG. 89 is a plan view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG.
  • FIG. 89 is a plan view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG. 88;
  • FIG. 89 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 88;
  • FIG. 92 is a plan view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG. 91;
  • FIG. 92 is a plan view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG. 91;
  • FIG. 92 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 91;
  • FIG. 95 is a plan view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG. 94;
  • FIG. 95 is a plan view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG. 94;
  • 95 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG.
  • FIG. 98 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 97 during the manufacturing process;
  • FIG. 98 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 97 during the manufacturing process;
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of the semiconductor device of Embodiment 7 during the manufacturing process;
  • 101 is a cross-sectional view of the same semiconductor device as in FIG. 100 during the manufacturing process;
  • FIG. 101 is a cross-sectional view of the same semiconductor device as in FIG. 100 during the manufacturing process;
  • FIG. 101 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 100;
  • FIG. 104 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 103 during the manufacturing process;
  • FIG. 104 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 103 during the manufacturing process; FIG. 104 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 103; FIG. 107 is a plan view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG. 106; FIG. 107 is a plan view during the manufacturing process of the same semiconductor device as in FIG. 106; FIG. 107 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 106; FIG. 110 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 109 during the manufacturing process; FIG. 110 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 109 during the manufacturing process; FIG. 110 is a plan view of the semiconductor device during the manufacturing process following FIG. 109; FIG. 113 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 112 during the manufacturing process; FIG. 113 is a plan view of the same semiconductor device as in FIG. 112 during the manufacturing process; FIG. 113 is a plan view of the same semiconductor
  • a field effect transistor is described as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), but a non-oxidized film is not excluded as a gate insulating film.
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a semiconductor device (semiconductor package) 1 according to one embodiment of the present invention.
  • the semiconductor device 1 can be used, for example, as a non-insulated DC-DC converter or an inverter.
  • a portion surrounded by a dashed line denoted by reference numeral 1 is a diagram showing a circuit formed in the semiconductor device 1.
  • the portion surrounded by the dotted line with reference numeral 2 is the portion formed on the semiconductor chip 2
  • the portion surrounded by the dotted line with reference numeral 3 is the portion formed on the semiconductor chip 3.
  • a portion surrounded by a dotted line with reference numeral 4 is a portion formed on the semiconductor chip 4 .
  • a semiconductor device 1 has semiconductor chips 2, 3, and 4. These three semiconductor chips 2, 3, and 4 are sealed in one package to form the semiconductor device 1. is formed.
  • a power MOSFET 12 is formed in the semiconductor chip 2
  • a power MOSFET 13 is formed in the semiconductor chip 3
  • a control circuit 14 is formed in the semiconductor chip 4 .
  • the power MOSFET for example, a trench gate type MOSFET or the like can be used.
  • the semiconductor chip 2 has a source electrode 2S electrically connected to the source (S) of the power MOSFET 12 formed within the semiconductor chip 2 and the drain (D) of the power MOSFET 12 formed within the semiconductor chip 2. and a gate electrode 2G electrically connected to the gate (G) of the power MOSFET 12 formed in the semiconductor chip 2 .
  • the semiconductor chip 3 has a source electrode 3S electrically connected to the source (S) of the power MOSFET 13 formed in the semiconductor chip 3 and a drain (D) of the power MOSFET 13 formed in the semiconductor chip 3. It has an electrically connected drain electrode 3 D and a gate electrode 3 G electrically connected to the gate (G) of the power MOSFET 13 formed in the semiconductor chip 3 .
  • the semiconductor chip 4 also has a plurality of electrodes 4C electrically connected to the control circuit 14 formed within the semiconductor chip 4 .
  • the power MOSFET 12 is a field effect transistor for a high side switch (high potential side switch), and the power MOSFET 13 is a field effect transistor for a low side switch (low potential side switch).
  • the power MOSFET 12 and the power MOSFET 13 are connected in series between the terminals T1 and T2, the drain (D) of the power MOSFET 12 is connected to the terminal T1, and the source (S) of the power MOSFET 12 is connected to the drain of the power MOSFET 13. (D), and the source (S) of the power MOSFET 13 is connected to the terminal T2.
  • the drain electrode 2D of the semiconductor chip 2 is electrically connected to the terminal T1
  • the source electrode 2S of the semiconductor chip 2 is electrically connected to the drain electrode 3D of the semiconductor chip 3
  • the A source electrode 3S is electrically connected to the terminal T2.
  • the terminal T3 is electrically connected to both the source electrode 2S of the semiconductor chip 2 and the drain electrode 3D of the semiconductor chip 3. As shown in FIG.
  • Terminals T1, T2, and T3 are external terminals (terminals for external connection) of the semiconductor device 1 .
  • a power supply potential (VIN) is supplied to the terminal T1 from a power supply external to the semiconductor device 1 or the like.
  • a reference potential lower than the power supply potential, for example, a ground potential (GND) is supplied to the terminal T2.
  • the terminal T3 is an output terminal.
  • the terminal T3 is connected to a load provided outside the semiconductor device 1, for example.
  • the gate electrode 2G of the semiconductor chip 2 is electrically connected to the electrode 4C of the semiconductor chip 4, and the gate electrode 3G of the semiconductor chip 3 is electrically connected to another electrode 4C of the semiconductor chip 4.
  • a control circuit 14 formed within the semiconductor chip 4 includes a circuit (drive circuit) for controlling the operations of the power MOSFETs 12 and 13 .
  • the control circuit 14 can control the operation of the power MOSFETs 12 and 13 by controlling the gate voltage supplied from the electrode 4C of the semiconductor chip 4 to the gate electrodes 2G and 3G of the semiconductor chips 2 and 3.
  • Still another electrode 4C of the semiconductor chip 4 is electrically connected to the terminal T4.
  • the terminal T4 is also an external terminal of the semiconductor device 1, and the control circuit 14 can be connected to a circuit outside the semiconductor device 1 through the terminal T4.
  • FIG. 2 is a top view of the semiconductor device 1 of this embodiment
  • FIG. 3 is a bottom view (rear view) of the semiconductor device 1 of this embodiment
  • 4 to 7 are plan perspective views of the semiconductor device 1 of the present embodiment
  • FIGS. 8 to 10 are cross-sectional views of the semiconductor device 1 of the present embodiment
  • 11 is a top view of the semiconductor chips 2 and 3 used in the semiconductor device 1 of this embodiment
  • FIG. 12 is a top view of the semiconductor chips 2 and 3 used in the semiconductor device 1 of this embodiment.
  • 1 is a bottom view (rear view) of FIG.
  • FIG. 2 shows a state in which the electronic component 31 is mounted on the semiconductor device 1 .
  • FIG. 4 shows a plan perspective view of the semiconductor device 1 when the components (the insulating layer 27 and the sealing portion 9) made of an insulator are seen through.
  • 5 shows a perspective plan view of the semiconductor device 1 when the wirings 30 (wirings 30DS and 30C) are further seen through in
  • FIG. 6 shows a plan perspective view of the semiconductor device 1 when the wirings 26 (wirings 26DS, 26GH, 26GL, 26C1, 26C2, 26C3) are further seen through in FIG.
  • FIG. 1 shows a state in which the electronic component 31 is mounted on the semiconductor device 1 .
  • FIG. 4 shows a plan perspective view of the semiconductor device 1 when the components (the insulating layer 27 and the sealing portion 9) made of an insulator are seen through.
  • 5 shows a perspective plan view of the semiconductor device 1 when the wirings 30 (wirings 30DS and 30C) are further seen through in
  • FIG. 6 shows
  • FIG. 6 shows a perspective plan view of the semiconductor device 1 when the semiconductor chips 2, 3, 4 and the plug portion 22 are further seen through in FIG. 8 is a cross-sectional view of the semiconductor device 1 along the line A1-A1 shown in FIG. 4, and FIG. 9 is a cross-sectional view of the semiconductor device 1 along the line A2-A2 shown in FIG. 10 is a cross-sectional view of the semiconductor device 1 taken along line A3-A3 shown in FIG.
  • the semiconductor chip 2 formed with the power MOSFET 12 for the high side switch, the semiconductor chip 3 formed with the power MOSFET 13 for the low side switch, and the control circuit 14 are formed.
  • the semiconductor chip 4 is packaged together to form one semiconductor device 1 .
  • a case where a QFN (Quad Flat Non-leaded package) type surface-mounted semiconductor package is applied as the semiconductor device 1 will be described as an example.
  • a specific configuration of the semiconductor device 1 of the present embodiment will be described below with reference to FIGS. 2 to 12.
  • the semiconductor device 1 of the present embodiment includes die pads (chip mounting portions) 5, 6, 7, semiconductor chips 2, 3, 4 mounted on the respective die pads 5, 6, 7, a plurality of leads 8, and and a sealing portion (sealing resin portion) 9 for sealing the .
  • the sealing portion 9 is made of, for example, an insulating resin material such as a thermosetting resin.
  • the sealing portion 9 has a top surface 9a as one main surface, a bottom surface 9b as a main surface opposite to the top surface 9a, and four side surfaces connecting the top surface 9a and the bottom surface 9b.
  • a plurality of leads 8 of the semiconductor device 1 are arranged side by side on the outer periphery of the semiconductor device 1 , and the lower surface of each lead 8 is exposed on the lower surface 9 b of the sealing portion 9 .
  • the lower surfaces of the die pads 5, 6, and 7 are also exposed from the lower surface 9b of the sealing portion 9.
  • the die pads 5 , 6 , 7 are spaced apart from each other, and a sealing portion 9 is filled between the die pads 5 , 6 , 7 .
  • Each of the semiconductor chips 2, 3 and 4 has a front surface which is one main surface and a back surface which is a main surface on the opposite side. 12 shows the back side of each semiconductor chip 2, 3.
  • FIG. 12 shows the back side of each semiconductor chip 2, 3.
  • the source electrode 2S and the gate electrode 2G are formed on the front surface side of the semiconductor chip 2, and the drain electrode 2D is formed on the back surface side of the semiconductor chip 2. That is, in the semiconductor chip 2, the source electrode 2S and the gate electrode 2G, and the drain electrode 2D are formed on the surfaces opposite to each other. Similarly, in the semiconductor chip 3, the source electrode 3S and the gate electrode 3G are formed on the front side of the semiconductor chip 3, and the drain electrode 3D is formed on the back side of the semiconductor chip 3. As shown in FIG. That is, in the semiconductor chip 3, the source electrode 3S, the gate electrode 3G, and the drain electrode 3D are formed on the surfaces opposite to each other.
  • a plurality of electrodes 4C are formed on the surface side of the semiconductor chip 4.
  • the electrodes 4C are electrodes for connection formed on the pad electrodes of the semiconductor chip 4, and are columnar electrodes, for example.
  • the semiconductor chip 2 and the semiconductor chip 3 are mounted upside down (front and back). 5 side), while the back side of the semiconductor chip 3 faces upward and the front side faces downward (die pad 6 side).
  • the semiconductor chip 2 is bonded to the upper surface of the die pad 5 with the conductive bonding material 10D such that the source electrode 2S and the gate electrode 2G face upward, and the drain electrode 2D faces the upper surface of the die pad 5. .
  • the drain electrode 2D of the semiconductor chip 2 and the die pad 5 are electrically connected via the conductive bonding material 10D.
  • the semiconductor chip 3 is bonded to the upper surface of the die pad 6 via a conductive bonding material 10S with the drain electrode 3D facing upward and the source electrode 3S facing the upper surface of the die pad 6.
  • FIG. As a result, the source electrode 3S of the semiconductor chip 3 and the die pad 6 are electrically connected via the conductive bonding material 10S.
  • the gate electrode 3G of the semiconductor chip 3 is electrically connected to the gate connection conductor 6G.
  • the gate electrode 3G of the semiconductor chip 3 is electrically connected to the gate connecting conductor portion 6G via a conductive bonding material 10G. It is preferable that the gate connecting conductor portion 6G is not exposed on the bottom surface 9b of the sealing portion 9. As shown in FIG. For example, by half-etching the lower surface side of the gate connection conductor portion 6G to make the gate connection conductor portion 6G thinner than the die pads 5, 6, and 7 and the lead 8, the lower surface of the sealing portion 9 is etched. At 9b, the lower surfaces of the die pads 5, 6, 7 and leads 8 are exposed, but the gate connection conductor portion 6G can be prevented from being exposed.
  • the semiconductor chip 4 is bonded to the upper surface of the die pad 7 with an insulating or conductive bonding material 10C with the electrode 4C facing upward and the back surface of the semiconductor chip 4 facing the upper surface of the die pad 7.
  • the die pads 5, 6, 7, the gate connection conductor 6G, and the plurality of leads 8 are made of a conductor, preferably a metal material such as copper (Cu) or a copper alloy (for example, a copper alloy containing nickel).
  • a plated film (for example, a nickel plated film) can be formed on the surface if necessary. Also, if the die pads 5, 6, 7, the gate connection conductor 6G, and the plurality of leads 8 are formed from a single lead frame, there is no need to combine a plurality of members, and the semiconductor device can be manufactured using the lead frame. 1 is easier to manufacture.
  • the source electrode 2S and gate electrode 2G of the semiconductor chip 2 and the plurality of electrodes 4C of the semiconductor chip 4 are exposed on the upper surface of the sealing portion 9.
  • an opening is provided in the sealing portion 9 above the source electrode 2S of the semiconductor chip 2 so as to expose the source electrode 2S.
  • An opening is provided in the sealing portion 9 above the gate electrode 2G of the semiconductor chip 2 so as to expose the gate electrode 2G.
  • a wiring (wiring layer, patterned conductor layer) 26 is formed on the upper surface of the sealing portion 9 .
  • the wiring 26 includes a wiring 26DS, a wiring 26GH, a wiring 26GL, a wiring 26C1, a wiring 26C2, and a wiring 26C3.
  • Each wiring 26DS, 26GH, 26GL, 26C1, 26C2, 26C3 included in the wiring 26 is formed in the same layer.
  • a conductive plug portion 22 is formed on each of the die pads 5 and 6, the gate connection conductor portion 6G and the lead 8. As shown in FIG.
  • the plug portion 22 is made of a metal material such as copper (Cu) and formed in a hole provided in the sealing portion 9 .
  • the plug portion 22 is used to electrically connect the wiring 26 on the plug portion 22 and the conductor (the die pad 5, the die pad 6, the gate connection conductor portion 6G or the lead 8) under the plug portion 22. , is provided.
  • the wiring 26DS is a wiring for electrically connecting the source electrode 2S of the semiconductor chip 2 and the drain electrode 3D of the semiconductor chip 3.
  • the wiring 26DS is located on the source electrode 2S of the semiconductor chip 2 and electrically connected to the source electrode 2S, and located on the drain electrode 3D of the semiconductor chip 3 and electrically connected to the drain electrode 3D. It integrally has a part to be connected and a part to connect them.
  • the wiring 26GL is a wiring for electrically connecting the gate electrode 3G of the semiconductor chip 3 and the electrode 4C of the semiconductor chip 4.
  • One end of the wiring 26GL is located on and electrically connected to the plug portion 22 provided on the gate connection conductor portion 6G, and the other end of the wiring 26GL is connected to the semiconductor chip. 4 and is electrically connected to the electrode 4C.
  • the gate electrode 3G of the semiconductor chip 3 and the electrode 4C of the semiconductor chip 4 are connected by the conductive bonding material 10G, the gate connection conductor portion 6G, the plug portion 22 (the plug formed on the gate connection conductor portion 6G). 22) and the wiring 26GL are electrically connected.
  • the wiring 26 GH is a wiring for electrically connecting the gate electrode 2 G of the semiconductor chip 2 and the electrode 4 C of the semiconductor chip 4 .
  • One end of the wiring 26GH is located on the gate electrode 2G of the semiconductor chip 2 and is electrically connected to the gate electrode 2G, and the other end of the wiring 26GH is located on the electrode 4C of the semiconductor chip 4. and electrically connected to the electrode 4C.
  • the wiring 26C1 is wiring for electrically connecting the lead 8 and the electrode 4C of the semiconductor chip 4. One end of the wiring 26C1 is positioned on and electrically connected to the plug portion 22 provided on the lead 8, and the other end of the wiring 26C1 is connected to the electrode 4C of the semiconductor chip 4. located above and electrically connected to its electrode 4C.
  • the wiring 26C2 is a wiring for electrically connecting the drain electrode 2D of the semiconductor chip 2 and the electrode 4C of the semiconductor chip 4.
  • One end of the wiring 26C2 is positioned on and electrically connected to the plug portion 22 provided on the die pad 5, and the other end of the wiring 26C2 is connected to the electrode 4C of the semiconductor chip 4. located above and electrically connected to its electrode 4C.
  • the drain electrode 2D of the semiconductor chip 2 and the electrode 4C of the semiconductor chip 4 are connected through the conductive bonding material 10D, the die pad 5, the plug portion 22 (the plug portion 22 formed on the die pad 5) and the wiring 26C2. electrically connected.
  • the wiring 26C3 is a wiring for electrically connecting the source electrode 3S of the semiconductor chip 3 and the electrode 4C of the semiconductor chip 4.
  • One end of the wiring 26C3 is positioned on and electrically connected to the plug portion 22 provided on the die pad 6, and the other end of the wiring 26C3 is connected to the electrode 4C of the semiconductor chip 4. located above and electrically connected to its electrode 4C.
  • the source electrode 3S of the semiconductor chip 3 and the electrode 4C of the semiconductor chip 4 are connected through the conductive bonding material 10S, the die pad 6, the plug portion 22 (the plug portion 22 formed on the die pad 6) and the wiring 26C3. electrically connected.
  • An insulating layer 27 is formed on the upper surface of the sealing portion 9 so as to cover the wiring 26 .
  • the sealing portion 9 and the insulating layer 27 form an insulator portion (sealing insulator) that seals the semiconductor chips 2, 3, 4, the die pads 5, 6, 7, the gate connection conductor portion 6G, and the plurality of leads 8. part) 28 is configured. At least a part of the die pads 5, 6, 7, the gate connection conductor portion 6G, and the plurality of leads 8 may be sealed with the insulator portion 28, but the semiconductor chips 2, 3, 4 are sealed with the insulator portion. 28 is preferably not exposed.
  • the number of wiring layers and insulating layers formed on the sealing portion 9 can be increased. Become.
  • a wiring (wiring layer, patterned conductor layer) 30 is formed on the insulating layer 27 .
  • the wiring 30 is electrically connected to the wiring 26 through an opening (hole) 29 provided in the insulating layer 27 .
  • the wiring 30 includes a wiring 30DS electrically connected to the wiring 26DS and a wiring 30C electrically connected to the wiring 26C1. It is preferable to provide a plurality of openings 29 for connecting the wiring 26DS and the wiring 30DS.
  • the wiring 30DS is electrically connected to both the source electrode 2S of the semiconductor chip 2 and the drain electrode 3D of the semiconductor chip 3 through the wiring 26DS.
  • the wiring 30DS corresponds to the terminal T3 in FIG. 1 and can function as an output terminal.
  • the wiring 30C is electrically connected to the lead 8 through the wiring 26C1 and the plug portion 22 (the plug portion 22 formed on the lead 8). A ground potential, for example, is supplied to the wiring 30C through the lead 8, the plug portion 22 and the wiring 26C1.
  • the wirings 26 and 30 and the plug portion 22 constitute the wiring structure of the semiconductor device 1 .
  • the gate electrode 2G of the semiconductor chip 2, the gate electrode 3G of the semiconductor chip 3, and the plurality of leads 8 are electrically connected to the electrodes 4C of the semiconductor chip 4 through the wiring structure of the semiconductor device 1, respectively.
  • the source electrode 2S of the semiconductor chip 2 and the drain electrode 3D of the semiconductor chip 3 are electrically connected through the wiring structure of the semiconductor device 1.
  • the electronic component 31 (see FIG. 2) can be mounted on the semiconductor device 1.
  • the electronic component 31 can be mounted on the semiconductor device 1.
  • one electrode of the electronic component 31 is electrically connected to the wiring 30DS, and the other electrode is electrically connected to the wiring 30C.
  • the formation of the wiring 30C can be omitted. Also, the formation of the wiring 30 itself can be omitted, in which case the wiring 26DS exposed from the opening of the insulating layer 27 can be used as the output terminal (terminal T3) of the semiconductor device 1.
  • FIGS. 13, 15, 18, 20, 22, 24, 26 and 28 show the semiconductor device corresponding to line A1-A1 in FIG. 4 in each manufacturing process.
  • FIGS. 14, 16, 17, 19, 21, 23, 25, 27 and 29 are taken along line A2-A2 of FIG. 4 in each manufacturing process.
  • 2 is a cross-sectional view of the corresponding semiconductor device 1; FIG. Although only one package is shown in the drawing, a plurality of packages can be manufactured simultaneously in a state where the plurality of packages are connected in the plane direction. This also applies to other embodiments.
  • a lead frame is prepared.
  • the lead frame has a frame (not shown), die pads 5, 6 and 7 connected to the frame, a gate connection conductor 6G and a plurality of leads 8.
  • FIG. The lead frame is used while being adhered to a back tape (not shown) such as a polyimide film.
  • FIGS. 15 and 16 a die bonding process is performed to mount the semiconductor chips 2, 3, 4 on the die pads 5, 6, 7.
  • FIG. the semiconductor chip 2 and the semiconductor chip 3 are placed in opposite directions when mounted on the die pad. That is, the semiconductor chip 2 is mounted on the upper surface of the die pad 5 via the conductive bonding material 10D with the source electrode 2S and the gate electrode 2G facing upward and the drain electrode 2D facing the upper surface of the die pad 5. .
  • the semiconductor chip 3 is arranged such that the drain electrode 3D faces upward, the source electrode 3S faces the upper surface of the die pad 6, and the gate electrode 3G of the semiconductor chip 3 faces the upper surface of the gate connection conductor 6G.
  • the semiconductor chip 4 is mounted on the upper surface of the die pad 7 with the back surface of the semiconductor chip 4 facing the upper surface of the die pad 7 via an insulating or conductive bonding material 10C. After that, the bonding materials 10D, 10S, 10G, and 10C are cured. As a result, the semiconductor chip 2 is fixed to the die pad 5, and the drain electrode 2D of the semiconductor chip 2 and the die pad 5 are electrically connected via the conductive bonding material 10D.
  • the semiconductor chip 3 is fixed to the die pad 6, and the source electrode 3S of the semiconductor chip 3 and the die pad 6 are electrically connected via the conductive bonding material 10S, and the gate electrode 3G of the semiconductor chip 3 is connected. It is electrically connected to the gate connecting conductor 6G via a conductive bonding material 10G.
  • the semiconductor chip 4 is fixed to the die pad 7 .
  • the conductive bonding material a conductive paste-type bonding material (for example, silver paste) or a solder material can be used. In the case of joining using a solder material, the electrode on the side of the semiconductor chip to be soldered may have a laminated structure including a nickel layer.
  • a sealing portion (sealing portion) for sealing the semiconductor chips 2, 3, 4, the die pads 5, 6, 7, the gate connection conductor portion 6G, and the plurality of leads 8 A resin portion) 9 is formed.
  • the semiconductor chips 2, 3, 4 and their respective electrodes 2S, 2G, 3D, 4C are covered with the sealing portion 9 and are not exposed from the sealing portion 9.
  • the lower surface side of the lead frame is fixed to the back tape, the lower surfaces of the die pads 5, 6, 7 and leads 8 are flush with the lower surface 9b of the sealing portion 9.
  • the thickness of the gate connecting conductor portion 6G is made thinner than that of the lead 8 by half-etching from the lower surface side or the like. Therefore, since the sealing portion 9 is also formed on the lower surface of the gate connecting conductor portion 6G, the gate connecting conductor portion 6G is not exposed on the lower surface 9b of the sealing portion 9. As shown in FIG.
  • a hole 21 is formed in the sealing portion 9 by, for example, laser processing.
  • the hole portion 21 is formed downward from the upper surface side of the sealing portion 9 .
  • the hole portion 21 is formed on the lead 8, the gate connection conductor portion 6G, the die pad 5 at a position not overlapping the semiconductor chip 2 in plan view, and the die pad 6 at a position not overlapping the semiconductor chip 3 in plan view. above and above, respectively.
  • lead 8, gate connecting conductor 6G, die pad 5 and die pad 6 are exposed.
  • a conductive plug portion 22 is formed in the hole portion 21 of the sealing portion 9 using an electrolytic plating method or the like.
  • the plug portion 22 is made of a metal material such as copper (Cu) and formed so as to fill the hole portion 21 .
  • a plug portion 22 formed on the lead 8 is electrically connected to the lead 8 .
  • the plug portion 22 formed on the gate connection conductor portion 6G is electrically connected to the gate connection conductor portion 6G.
  • the plug portion 22 formed on the die pad 5 is electrically connected to the die pad 5 .
  • the plug portion 22 formed on the die pad 6 is electrically connected to the die pad 6 .
  • the upper surface 9a of the sealing portion 9 is polished to reduce the thickness of the sealing portion 9. Then, as shown in FIGS. By polishing to at least reach the electrode 4C and the plug portion 22, the upper surface of the electrode 4C and the upper surface of the plug portion 22 are exposed from the upper surface 9a of the sealing portion 9. FIG.
  • openings are formed on the source electrode 2S of the semiconductor chip 2, the gate electrode 2G, and the drain electrode 3D of the semiconductor chip 3 in the sealing portion 9 by laser processing or the like. forming part 23; At the bottom of the opening 23, the source electrode 2S of the semiconductor chip 2, the gate electrode 2G of the semiconductor chip 2, and the drain electrode 3D of the semiconductor chip 3 are exposed.
  • a copper film having a thickness of about 4 to 10 ⁇ m, for example, may be formed in advance on the electrodes 2S, 2G, and 3D. good.
  • the back tape is peeled off, thereby exposing the bottom surface 9b of the sealing portion 9 and the bottom surfaces of the die pads 5, 6 and 7 and the leads 8.
  • a metal film 24a is formed using an electroless plating method.
  • the metal film 24a is formed on the upper surface 9a of the sealing portion 9, the source electrode 2S exposed from the opening 23, the gate electrode 2G, the drain electrode 3D, and the electrode 4C exposed from the upper surface 9a of the sealing portion 9. It is formed continuously on the upper surface and on the upper surface of the plug portion 22 exposed from the upper surface 9 a of the sealing portion 9 .
  • a resist pattern 25 is formed on the metal film 24a.
  • a metal film 24b is formed on the exposed portion of the metal film 24a that is not covered with the resist pattern 25 by electroplating.
  • the wiring 26 is formed of the metal film 24a and the metal film 24b on the metal film 24a.
  • the wiring 26 includes the wiring 26DS, the wiring 26GH, the wiring 26GL, the wiring 26C1, the wiring 26C2, and the wiring 26C3.
  • an insulating layer 27 is formed on the upper surface 9a of the sealing portion 9 so as to cover the wiring 26.
  • the insulating layer 27 is made of, for example, an insulating resin material such as a thermosetting resin. 28 and 29, for the sake of simplification, the metal film 24a and the metal film 24b constituting the wiring 26 are not shown separately, but shown as an integrated unit (the same applies to FIGS. 8 and 9). ).
  • an opening 29 is formed in the insulating layer 27 .
  • a portion of the wiring 26 is exposed at the bottom of the opening 29 .
  • wiring 30 is formed on the insulating layer 27 . Since the method of forming the wiring 30 is basically the same as the method of forming the wiring 26, the repeated description thereof will be omitted here.
  • the wiring 30 is electrically connected to the wiring 26 exposed from the opening 29 .
  • the wiring 30 includes the wiring 30DS and the wiring 30C.
  • the semiconductor device 1 After that, by cutting the adjacent packages with a dicing blade, the semiconductor device 1 can be obtained.
  • the semiconductor device 1 of the present embodiment includes die pads 5 and 6, a semiconductor chip 2 mounted on the die pad 5, a semiconductor chip 3 mounted on the die pad 6, and an insulator portion 28 sealing them. It has The semiconductor chip 2 has a source electrode 2S formed on the front side and a drain electrode 2D formed on the back side. The semiconductor chip 3 has a source electrode 3S formed on the front side and a drain formed on the back side. It has an electrode 3D.
  • the semiconductor chip 2 and the semiconductor chip 3 are mounted on the die pad with the top and bottom (front and back) reversed. That is, the semiconductor chip 2 is mounted on the die pad 5 with the drain electrode 2D facing the die pad 5, and the semiconductor chip 3 is mounted on the die pad 6 with the source electrode 3S facing the die pad 6.
  • a wiring 26DS for electrically connecting the source electrode 2S of the semiconductor chip 2 and the drain electrode 3D of the semiconductor chip 3 is formed in the insulator portion 28. As shown in FIG.
  • a high-side semiconductor chip (corresponding to the semiconductor chip 2) and a low-side semiconductor chip (corresponding to the semiconductor chip 3) are mounted on the die pad with the top and bottom (front and back) facing the same direction.
  • both the high-side semiconductor chip and the low-side semiconductor chip are mounted on the die pad with the drain electrode facing the die pad.
  • the high-side die pad on which the high-side semiconductor chip is mounted is electrically connected to the drain electrode of the high-side semiconductor chip
  • the low-side die pad on which the low-side semiconductor chip is mounted is connected to the low-side semiconductor chip. It will be electrically connected to the drain electrode of the chip.
  • the source electrode of the high-side semiconductor chip and the drain electrode of the low-side semiconductor chip in the semiconductor device in order to electrically connect the source electrode of the high-side semiconductor chip and the drain electrode of the low-side semiconductor chip in the semiconductor device, the source electrode of the high-side semiconductor chip and the low-side semiconductor chip must be electrically connected to each other. It is conceivable to electrically connect the die pad using a metal plate. However, this requires an area (space) required for connecting the low-side die pad and the metal plate, resulting in an increase in the dimensions of the semiconductor device. For example, the distance between the high-side semiconductor chip and the low-side semiconductor chip is increased, and the source electrode of the high-side semiconductor chip and the low-side die pad are connected with a metal plate. An increase in the size of the semiconductor device is caused by increasing the distance.
  • the semiconductor chip 2 is mounted on the die pad 5 with the drain electrode 2D facing the die pad 5
  • the semiconductor chip 3 is mounted on the die pad 6 with the source electrode 3S facing the die pad 6. It is mounted on 6.
  • the source electrode 2S of the semiconductor chip 2 and the drain electrode 3D of the semiconductor chip 3 both face the upper side (the side opposite to the die pad).
  • the height position of the drain electrode 3D is approximately the same as that of the drain electrode 3D. Therefore, the wiring 26DS formed in the insulator portion 28 can be used to electrically connect the source electrode 2S of the semiconductor chip 2 and the drain electrode 3D of the semiconductor chip 3 easily and accurately.
  • the present embodiment it is not necessary to electrically connect the die pad 6 on which the semiconductor chip 3 is mounted and the source electrode 2S of the semiconductor chip 2 with a metal plate or the like. There is no need to secure a space necessary for mounting the semiconductor chip 3, and a space for connecting a metal plate to the die pad 6 on which the semiconductor chip 3 is mounted.
  • the source electrode 2S of the semiconductor chip 2 and the drain electrode 3D of the semiconductor chip 3 can be easily and accurately electrically connected by the wiring 26DS. can be done. Therefore, the distance between the semiconductor chips 2 and 3 can be reduced, and the semiconductor device can be miniaturized (reduced area).
  • the source electrode 2S of the semiconductor chip 2 and the drain electrode 3D of the semiconductor chip 3 are electrically connected by the wiring 26DS instead of the metal plate.
  • the wiring 26DS can connect the source electrode 2S of the semiconductor chip 2 and the drain electrode 3D of the semiconductor chip 3 with the shortest route. Therefore, it becomes easier to realize low impedance and low on-resistance of the semiconductor device. Therefore, the performance of the semiconductor device can be improved.
  • Width W1 (see FIG. 5) is preferably larger than width W2 of other wirings 26GH, 26GL, 26C1, 26C2 and 26C3.
  • the wiring width corresponds to the width (dimension) in the direction substantially perpendicular to the thickness direction of the wiring and substantially perpendicular to the direction of current flowing through the wiring.
  • the semiconductor chips 2 and 3 are packaged together to form one semiconductor device.
  • the semiconductor chip 4 that controls them are packaged together to form one semiconductor device.
  • the gate electrode 2G of the semiconductor chip 2 can be electrically connected to the electrode 4C of the semiconductor chip 4 using the wiring 26GH formed in the insulator portion 28.
  • the gate electrode 3G of the semiconductor chip 3 can be electrically connected to the electrode 4C of the semiconductor chip 4 using the wiring 26GL formed in the insulator portion 28.
  • the leads 8 can be electrically connected to the electrodes 4C of the semiconductor chip 4 using the wirings 26C1 formed in the insulator portion 28.
  • the members to be electrically connected can be electrically connected using the wiring formed in the insulator portion 28 . Since wiring is used instead of metal plates and wires, the space required for electrical connection is small, and the size of the semiconductor device can be reduced (reduced area). In addition, layout design of each component of the semiconductor device is facilitated. Also, the manufacturing cost of the semiconductor device can be suppressed.
  • FIG. 30 is a circuit diagram showing the circuit configuration of the semiconductor device 1a of the second embodiment.
  • 31 to 33 are plan perspective views of the semiconductor device 1a of the second embodiment
  • FIG. 34 is a bottom view (rear view) of the semiconductor device 1a of the second embodiment
  • FIGS. 39 is a cross-sectional view of the semiconductor device 1a of the second embodiment.
  • FIG. 31 shows a plan perspective view of the semiconductor device 1a when the constituents (the sealing portions 58 and 59 and the insulating layer 64) made of an insulator are seen through.
  • FIG. 32 is a plan perspective view of the semiconductor device 1a when the wirings 62 (wirings 62DS1, 62DS2, 62DS3, 62GH1, 62GH2, 62GH3, 62GL1, 62GL2, 62GL3, 62C1, 62C2) are further seen through in FIG. It is shown.
  • the drain electrodes 44D, 45D, and 46D of the semiconductor chips 44, 45, and 46 are actually visible.
  • 45G, 46G and source electrodes 44S, 45S, 46S are indicated by dotted lines.
  • 33 shows a plan perspective view of the semiconductor device 1a when the semiconductor chips 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 and the plug portion 63 are further seen through in FIG.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view of the semiconductor device 1a along the line B1-B1 shown in FIG. 31, and FIG. 36 is a cross-sectional view of the semiconductor device 1a along the line B2-B2 shown in FIG. 37 is a cross-sectional view of the semiconductor device 1a taken along line B3-B3 shown in FIG. 38 is a cross-sectional view of the semiconductor device 1a along the wirings 62GL1 and 62C2, and FIG. 39 is a cross-sectional view of the semiconductor device 1a along the wirings 62GH1 and 62C1.
  • the cross-sectional view of the semiconductor device 1a along the wiring 62GL2 and the cross-sectional view of the semiconductor device 1a along the wiring 62GL3 are omitted from FIG. .
  • the cross-sectional view of the semiconductor device 1a along the wiring 62GH2 and the cross-sectional view of the semiconductor device 1a along the wiring 62GH3 are different from FIG. do.
  • a pair of series-connected power MOSFETs 41a and 44a, 42a and 45a, and 43a and 46a are connected in parallel between terminals T49 and T50.
  • a power supply potential (VIN) is supplied to the terminal T49, and a reference potential lower than the power supply potential, for example, a ground potential (GND) is supplied to the terminal T50.
  • the gates of the power MOSFETs 41a, 42a and 43a for high side switches are connected to a control circuit 47a, and the gates of the power MOSFETs 44a, 45a and 46a for low side switches are connected to a control circuit 48a.
  • the terminal T51 is connected to the source of the power MOSFET 41a and the drain of the power MOSFET 44a
  • the terminal T52 is connected to the source of the power MOSFET 42a and the drain of the power MOSFET 45a
  • the terminal T53 is connected to the source of the power MOSFET 43a and the drain of the power MOSFET 46a.
  • the terminals T51, T52, and T53 are terminals for output, and are connected to loads provided outside the semiconductor device 1a, for example.
  • semiconductor chips 41, 42 and 43 for high side switches, semiconductor chips 44, 45 and 46 for low side switches, and semiconductor chips 47 and 48 for control are integrated into one package. Together, they form a semiconductor device 1a.
  • the structure of the semiconductor device 1a of the second embodiment will be described below with reference to FIGS. 30 to 39.
  • FIG. 1a The structure of the semiconductor device 1a of the second embodiment will be described below with reference to FIGS. 30 to 39.
  • the semiconductor device 1a of the second embodiment includes semiconductor chips 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 and 48, die pads (chip mounting portions) 49 and 50, and output conductor portions 51, 52 and 53. , gate connection conductor portions 54 , 55 , 56 , a plurality of leads 57 , sealing portions 58 , 59 for sealing them, and an insulating layer 64 .
  • a power MOSFET 41a is formed in the semiconductor chip 41, and similarly, power MOSFETs 42a to 46a are formed in the semiconductor chips 42 to 46, respectively.
  • a control circuit 47a for controlling the semiconductor chips 41, 42 and 43 for high side switches is formed in the semiconductor chip 47, and a control circuit 47a for controlling the semiconductor chips 44, 45 and 46 for low side switches is formed in the semiconductor chip 48.
  • a control circuit 48a is formed.
  • the semiconductor chip 41 has a source electrode 41S and a gate electrode 41G on the front surface side, and a drain electrode 41D on the opposite rear surface side.
  • each of the corresponding semiconductor chips 42 to 46 has source electrodes 42S to 46S and gate electrodes 42G to 46G on the front side and drain electrodes 42D to 46D on the opposite rear side.
  • the semiconductor chip 47 has a plurality of electrodes 47C electrically connected to the control circuit 47a in the semiconductor chip 47 on the surface side.
  • the semiconductor chip 48 has a plurality of electrodes 48C electrically connected to the control circuit 48a in the semiconductor chip 48 on the surface side.
  • the semiconductor chips 41 , 42 , 43 are mounted on a common die pad 49 with the drain electrodes 41 D, 42 D, 43 D facing the die pad 49 .
  • the drain electrodes 41D, 42D, 43D are electrically connected to a common die pad 49 via a conductive bonding material 61D.
  • the semiconductor chips 44 , 45 , 46 are mounted on a common die pad 50 with the source electrodes 44 S, 45 S, 46 S facing the die pad 50 .
  • the source electrodes 44S, 45S, 46S are electrically connected to a common die pad 49 via a conductive bonding material 61S.
  • the semiconductor chips 41, 42, and 43 have the same top and bottom (front and back) directions, and the semiconductor chips 44, 45, and 46 have the same top and bottom ( However, the semiconductor chips 41, 42, 43 and the semiconductor chips 44, 45, 46 are oriented upside down (front and back).
  • the gate electrode 44G of the semiconductor chip 44 faces the gate connection conductor 54 and is electrically connected to the gate connection conductor 54 via a conductive bonding material 61G.
  • the gate electrode 45G of the semiconductor chip 45 faces the gate connection conductor 55 and is electrically connected to the gate connection conductor 55 via a conductive bonding material 61G.
  • a gate electrode 46G of the semiconductor chip 46 faces the gate connection conductor 56 and is electrically connected to the gate connection conductor 56 via a conductive bonding material 61G.
  • the die pads 49, 50, the output conductors 51, 52, 53, the gate connection conductors 54, 55, 56, and the plurality of leads 57 are made of conductors, and are made of the same material as the die pads 5, 6, 7, etc. and separated from each other with a sealing portion 58 interposed therebetween.
  • the height position of the top surface of the sealing portion 58 is the height position of the top surfaces of the die pads 49 and 50 , the output conductor portions 51 , 52 and 53 , the gate connection conductor portions 54 , 55 and 56 and the plurality of leads 57 . and almost the same.
  • the sealing portion 58 is formed to fill between the die pads 49 and 50 , the output conductor portions 51 , 52 and 53 , the gate connection conductor portions 54 , 55 and 56 and the plurality of leads 57 .
  • the semiconductor chip 47 and the semiconductor chip 48 are placed on the sealing portion 58 with the back surfaces of the semiconductor chips 47 and 48 facing the sealing portion 58 via an insulating or conductive bonding material 61C. is installed.
  • the sealing portion 58 is made of an insulator, and is made of the same material as the sealing portion 9, for example.
  • the lower surfaces of the die pads 49 and 50, the output conductor portions 51, 52 and 53 and the plurality of leads 57 are exposed, but the gate connection conductor portions 54, 55 and 56 are exposed. preferably not.
  • the sealing portion 59 is made of an insulator, and is made of, for example, the same material as the sealing portion 58 .
  • the source electrodes 41S, 41S, 41S and the gate electrodes 41G, 41G, 41G of the semiconductor chips 41, 42, 43, the drain electrodes 44D, 45D, 46D of the semiconductor chips 44, 45, 46, the semiconductor Openings are provided to expose the electrodes 47C and 48C of the chips 47 and 48, respectively.
  • a wiring 62 is formed on the upper surface of the sealing portion 59 .
  • the wiring 62 includes wirings 62DS1 to 62DS3, wirings 62GH1 to 62GH3, wirings 62GL1 to 62GL3, and wirings 62C1 and 62C2, which are formed in the same layer.
  • a conductive plug portion (via portion, via wiring) 63 is formed in each of the output conductor portions 51 , 52 and 53 , the gate connection conductor portions 54 , 55 and 56 and the lead 8 .
  • the plug portion 63 is made of a metal material such as copper (Cu) and formed in a hole provided in the sealing portion 59 .
  • the plug portion 63 includes a wiring 62 on the plug portion 63 and respective conductors (output conductor portions 51, 52, 53, gate connection conductor portions 54, 55, 56, and lead 8) under the plug portion 63. is provided to electrically connect the
  • the wiring 62DS1 is a wiring for electrically connecting the source electrode 41S of the semiconductor chip 41 and the drain electrode 44D of the semiconductor chip 44.
  • the wiring 62DS1 is located on the source electrode 41S of the semiconductor chip 41 and is electrically connected to the source electrode 41S, and is located on the drain electrode 44D of the semiconductor chip 44 and is electrically connected to the drain electrode 44D. It integrally has a part that connects the parts and a part that connects them.
  • the source electrode 41S of the semiconductor chip 41 and the drain electrode 44D of the semiconductor chip 44 are electrically connected through the wiring 62DS1.
  • the plug portion 63 formed on the output conductor portion 51 is interposed between the wiring 62DS1 and the output conductor portion 51. As shown in FIG. As a result, the wiring 62DS1 and the output conductor portion 51 are electrically connected through the plug portion 63 on the output conductor portion 51.
  • the wiring 62DS2 electrically connects the source electrode 42S of the semiconductor chip 42 and the drain electrode 45D of the semiconductor chip 45, and connects the wiring 62DS2 and the wiring 62DS2 through the plug portion 63 on the output conductor portion 52. It electrically connects with the output conductor portion 52 .
  • the wiring 62DS3 electrically connects the source electrode 43S of the semiconductor chip 43 and the drain electrode 46D of the semiconductor chip 46, and connects the wiring 62DS3 and the wiring 62DS3 through the plug portion 63 on the output conductor portion 53. It electrically connects with the output conductor portion 53 .
  • the wiring 62GL1 is a wiring for electrically connecting the gate electrode 44G of the semiconductor chip 44 and the electrode 48C of the semiconductor chip 48.
  • One end of the wiring 62GL1 is located on the plug portion 63 provided on the gate connection conductor portion 54 and is electrically connected to the plug portion 63, and the other end of the wiring 62GL1 is connected to the semiconductor chip 48. and is electrically connected to the electrode 48C.
  • the plug portion 63 arranged between the gate connection conductor portion 54 and the wiring 62GL1 electrically connects the gate connection conductor portion 54 and the wiring 62GL1.
  • the gate electrode 44G of the semiconductor chip 44 and the electrode 48C of the semiconductor chip 48 are electrically connected through the conductive bonding material 61G, the gate connection conductor portion 54, the plug portion 63 and the wiring 62GL1.
  • the wiring 62GL2 connects the gate electrode 45G of the semiconductor chip 45 and the electrode 48C of the semiconductor chip 48 through the conductive bonding material 61G, the gate connection conductor portion 55, the plug portion 63, and the wiring 62GL2. , electrically connected.
  • the wiring 62GL3 connects the gate electrode 46G of the semiconductor chip 46 and the electrode 48C of the semiconductor chip 48 through the conductive bonding material 61G, the gate connection conductor portion 56, the plug portion 63, and the wiring 62GL2. , electrically connected.
  • the wiring 62GH1 is a wiring for electrically connecting the gate electrode 41G of the semiconductor chip 41 and the electrode 47C of the semiconductor chip 47.
  • One end of the wiring 62GH1 is located on the gate electrode 41G of the semiconductor chip 41 and is electrically connected to the gate electrode 41G, and the other end of the wiring 62GH1 is located on the electrode 47C of the semiconductor chip 47. is electrically connected to its electrode 47C.
  • the gate electrode 41G of the semiconductor chip 41 and the electrode 47C of the semiconductor chip 47 are electrically connected through the wiring 62GH1.
  • the wiring 62GH2 electrically connects the gate electrode 42G of the semiconductor chip 42 and the electrode 47C of the semiconductor chip 47 through the wiring 62GH2.
  • the wiring 62GH3 electrically connects the gate electrode 43G of the semiconductor chip 43 and the electrode 47C of the semiconductor chip 47 through the wiring 62GH3.
  • the wiring 62C1 is a wiring for electrically connecting the lead 57 and the electrode 47C of the semiconductor chip 47.
  • One end of the wiring 62C1 is located on the plug portion 63 provided on the lead 57 and is electrically connected to the plug portion 63, and the other end of the wiring 62C1 is connected to the electrode 47C of the semiconductor chip 47. located above and electrically connected to its electrode 47C.
  • the plug portion 63 arranged between the lead 57 and the wiring 62C1 electrically connects the lead 57 and the wiring 62C1.
  • the lead 57 and the electrode 47C of the semiconductor chip 47 are electrically connected through the plug portion 63 and the wiring 62C1.
  • the wiring 62C2 electrically connects the lead 57 and the electrode 48C of the semiconductor chip 48 through the plug portion 63 and the wiring 62C2.
  • An insulating layer 64 is formed on the upper surface of the sealing portion 59 so as to cover the wiring 62 .
  • An insulator portion 65 for sealing the connecting conductor portions 54, 55, 56 and the plurality of leads 57 is formed.
  • the die pads 49, 50, the output conductors 51, 52, 53, the gate connection conductors 54, 55, 56, and the plurality of leads 57 may be at least partially sealed with the insulator 65.
  • the semiconductor chips 41 , 42 , 43 , 44 , 45 , 46 , 47 , 48 are not exposed from the insulator portion 65 .
  • the number of wiring layers and insulating layers formed on the sealing portion 59 can be increased. Become.
  • the output conductor portions 51, 52, 53 correspond to the terminals T51, T52, T53 in the circuit diagram of FIG. 30, respectively, and function as output terminals.
  • the die pad 49 corresponds to the terminal T49 in the circuit diagram of FIG. 30, and the die pad 50 corresponds to the terminal T50 in the circuit diagram of FIG.
  • 40 to 53 are cross-sectional views showing manufacturing steps of the semiconductor device 1a of the second embodiment.
  • 40, 42, 44, 46, 48, 50 and 52 of FIGS. 40 to 53 are cross sections of the semiconductor device 1a corresponding to line B1-B1 in FIG. 29 in respective manufacturing steps.
  • It is a diagram. 41, 43, 45, 47, 49, 51 and 53 are cross-sectional views of semiconductor device 1a corresponding to the same cutting lines as in FIG. 36 in respective manufacturing steps.
  • the lead frame includes a frame (not shown here), die pads 49, 50 connected to the frame, output conductors 51, 52, 53, gate connection conductors 54, 55, 56 and a plurality of leads. 57.
  • the lead frame is used while being adhered to a back tape (not shown) such as a polyimide film.
  • a sealing portion 58 is formed. 41 and 42, at the stage where the sealing portion 58 is formed, the thickness of the sealing portion 58 is thicker than the die pads 49, 50 and the like, and the die pads 49, 50 and the output conductor portions 51, 52 , 53 , gate connection conductors 54 , 55 , 56 and a plurality of leads 57 are covered with a sealing portion 58 not only on the side surfaces but also on the top surface. Since the lower surface side of the sealing portion 58 is fixed to the back tape, the lower surfaces of the die pads 49 and 50, the output conductor portions 51, 52 and 53, the gate connection conductor portions 54, 55 and 56 and the plurality of leads 57 are fixed. becomes flush with the lower surface of the sealing portion 58 .
  • the upper surface of the sealing portion 58 is polished to reduce the thickness of the sealing portion 58 .
  • the top surfaces of the die pads 49 and 50 , the output conductors 51 , 52 and 53 , the gate connection conductors 54 , 55 and 56 and the plurality of leads 57 are exposed from the sealing portion 58 .
  • a die bonding process is performed.
  • the semiconductor chips 41, 42 and 43 are mounted on the die pad 49
  • the semiconductor chips 44, 45 and 46 are mounted on the die pad 50
  • the semiconductor chips 47 and 48 are mounted on the sealing portion 58. .
  • the semiconductor chips 41, 42, 43 and the semiconductor chips 44, 45, 46 are placed in opposite directions when mounted on the die pad. That is, the semiconductor chips 41, 42, 43 have the source electrodes 41S, 42S, 43S and the gate electrodes 41G, 42G, 43G facing upward, and the drain electrodes 41D, 42D, 43D facing the upper surface of the die pad 49. It is mounted on the upper surface of 49 via a conductive bonding material 61D.
  • the semiconductor chips 44, 45, 46 have drain electrodes 44D, 45D, 46D facing upward, source electrodes 44S, 45S, 46S facing the upper surface of the die pad 50, and gate electrodes 44G, 45G, 46G for gate connection.
  • conductive bonding is performed on the upper surface of the die pad 50 via a conductive bonding material 61S and on the upper surfaces of the gate connection conductors 54, 55, 56. It is mounted via the material 61G.
  • the semiconductor chips 47 and 48 are mounted on the upper surface of the sealing portion 58 with the back surfaces of the semiconductor chips 47 and 48 facing the upper surface of the sealing portion 58 via an insulating or conductive bonding material 61C.
  • bonding materials 61D, 61S, 61G conductive paste-type bonding materials (for example, silver paste) or solder materials can be used.
  • DAF Die Attach Film
  • a sealing portion 59 for sealing the semiconductor chips 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 and 48 is formed.
  • the semiconductor chips 41 to 48 and their respective electrodes 41S to 46S, 41G to 46G, 41D to 46D, 47C and 48C are covered with the sealing portion 59 and are not exposed from the sealing portion 59.
  • a hole is formed in the sealing portion 59 by, for example, laser processing, and then a conductive plug portion 63 is formed in the hole by electroplating or the like.
  • the plug portions 63 are formed on the lead 57, the output conductor portions 51, 52 and 53, and the gate connection conductor portions 54, 55 and 56, respectively.
  • the upper surface of the sealing portion 59 is polished to reduce the thickness of the sealing portion 59 .
  • the top surfaces of the electrodes 47C and 48C and the top surface of the plug portion 63 are exposed from the top surface of the sealing portion 59 .
  • an opening is formed in the sealing portion 59 using laser processing or the like.
  • the openings of the sealing portion 59 are formed on the electrodes 41S to 43S, 41G to 43G, and 44D to 46D of the semiconductor chips 41 to 46 so that the electrodes are exposed.
  • the back tape is peeled off, thereby exposing the lower surface of the sealing portion 59 and the lower surfaces of the die pads 49 and 50, the output conductor portions 51, 52 and 53, and the leads 57.
  • wiring 62 is formed. Since the method of forming the wiring 62 is the same as the method of forming the wiring 26 in the first embodiment, the description thereof is omitted. As described above, the wiring 62 includes wirings 62DS1-62DS3, 62GH1-62GH3, 62GL1-62GL3, 62C1 and 62C2.
  • an insulating layer 64 is formed on the upper surface of the sealing portion 59 so as to cover the wiring 62.
  • the insulating layer 64 is made of an insulator such as a resin material.
  • the semiconductor device 1a After that, by cutting the adjacent packages with a dicing blade, the semiconductor device 1a can be obtained.
  • the semiconductor chips 41, 42, 43 and the semiconductor chips 44, 45, 46 are mounted on the die pad with their top and bottom (front and back) reversed. That is, the semiconductor chips 41, 42, 43 are mounted on the die pad 49 with the drain electrodes 41D, 42D, 43D facing the die pad 49, and the semiconductor chips 44, 45, 46 have the source electrodes 44S, 45S, 46S. It is mounted on the die pad 50 facing the die pad 50 .
  • Wiring 62DS1 for electrically connecting the source electrode 41S of the semiconductor chip 41 and the drain electrode 44D of the semiconductor chip 44, the source electrode 42S of the semiconductor chip 42 and the drain electrode 45D of the semiconductor chip 45 are provided in the insulator portion 65. and a wiring 62DS3 for electrically connecting the source electrode 43S of the semiconductor chip 43 and the drain electrode 46D of the semiconductor chip 46 to each other. This makes it possible to obtain the effects described in the first embodiment.
  • the second embodiment as a form of mounting a plurality of sets of two semiconductor chips which have a source electrode and a drain electrode on mutually opposite surfaces and are connected in series, a configuration of mounting three sets is exemplified.
  • two sets of semiconductor chips may be used, or four sets or more may be used.
  • FIG. 3 is cross-sectional views of the semiconductor device 1b of the third embodiment.
  • 54 corresponds to FIG. 35
  • FIG. 55 corresponds to FIG. 36
  • FIG. 56 corresponds to FIG. 37
  • FIG. 57 corresponds to FIG. 38
  • FIG. 58 corresponds to FIG. is.
  • FIG. 57 corresponds to a cross-sectional view of the semiconductor device 1b along the wiring 62GL1 and the wiring 62C2.
  • the cross-sectional view of the semiconductor device 1b along the wirings 62GL2 and 62C2 and the cross-sectional view of the semiconductor device 1b along the wirings 62GL3 and 62C2 are different in reference numerals from FIG. 57, but have the same structure. Therefore, the figure is omitted.
  • FIG. 58 corresponds to a cross-sectional view of the semiconductor device 1b along the wiring 62GH1.
  • the cross-sectional view of the semiconductor device 1a at the position along the wiring 62GH2 and the cross-sectional view of the semiconductor device 1a at the position along the wiring 62GH3 are omitted from FIG.
  • a combination of the sealing portion 58 and the sealing portion 59 in the semiconductor device 1a of the second embodiment corresponds to the sealing portion 58a in the semiconductor device 1b of the third embodiment.
  • the semiconductor chips 47 and 48 are mounted on the upper surface of the sealing portion 58a.
  • the insulating layer 64 is formed on the upper surface of the sealing portion 58a so as to cover the wiring 62 and the semiconductor chips 47 and 48. As shown in FIG. Reflecting that the semiconductor chips 47 and 48 are mounted on the sealing portion 58a, the thickness of the insulating layer 64 in the third embodiment is thicker than the thickness of the insulating layer 64 in the second embodiment. It's becoming The insulator portion 65 in the third embodiment is composed of the sealing portion 58 a and the insulating layer 64 .
  • each of the plurality of electrodes 47C of the semiconductor chip 47 is positioned on and electrically connected to any one of the wirings 62GH1, 62GH2, 62GH3, and 62C1.
  • each of the plurality of electrodes 48C is positioned on one of the wirings 62GL1, 62GL2, 62GL3, and 62C2 and is electrically connected.
  • the gate electrodes 41G, 42G, and 43G of the semiconductor chips 41, 42, and 43 are connected to the electrodes 47C of the semiconductor chip 47 through the wirings 62GH1, 62GH2, and 62GH3, similarly to the second embodiment.
  • the lead 57 can be electrically connected to the electrode 47C of the semiconductor chip 47 through the wiring 62C1.
  • the gate electrodes 44G, 45G, 46G of the semiconductor chips 44, 45, 46 can be electrically connected to the electrodes 48C of the semiconductor chip 48 through the wirings 62GL1, 62GL2, 62GL3, and the leads 57 can be electrically connected through the wirings 62C2. It can be electrically connected to electrode 48C of chip 48 .
  • FIGS. 59 to 66 are cross-sectional views showing manufacturing steps of the semiconductor device 1b of the third embodiment.
  • FIGS. 59, 61, 63 and 65 are cross-sectional views in each manufacturing process with the same cutting line as FIG. 50
  • FIGS. 54 are cross-sectional views in respective manufacturing steps having the same cutting line as in FIG. 53.
  • the lead frame has a frame, die pads 49 and 50 connected to the frame, output conductors 51 , 52 and 53 , gate connection conductors 54 , 55 and 56 and a plurality of leads 57 .
  • the lead frame is used while being adhered to a back tape (not shown) such as a polyimide film.
  • a die bonding process is performed to mount the semiconductor chips 41, 42 and 43 on the die pad 49 and mount the semiconductor chips 44, 45 and 46 on the die pad 50.
  • the die bonding of the semiconductor chips 41, 42, 43 and the semiconductor chips 44, 45, 46 is the same as in the second embodiment, so the repeated description is omitted here.
  • the semiconductor chips 47 and 48 are not die-bonded at this stage.
  • semiconductor chips 41, 42, 43, 44, 45, 46, die pads 49, 50, output conductors 51, 52, 53, gate connection conductors 54, A sealing portion 58a for sealing 55, 56 and a plurality of leads 57 is formed.
  • the semiconductor chips 41, 42, 43, 44, 45, 46 and their respective electrodes are covered with the sealing portion 58a and are not exposed from the sealing portion 58a. Since the lower surface side of the sealing portion 58a is covered with the back tape, the lower surfaces of the die pads 49 and 50, the output conductor portions 51, 52 and 53 and the plurality of leads 57 are flush with the lower surface of the sealing portion 58a. Become.
  • the output conductors 51, 52 and 53, the gate connection conductors 54, 55 and 56, and the plurality of leads 57 are formed by, for example, laser processing.
  • a conductive plug portion 63 is formed in the hole by electroplating or the like.
  • the upper surface of the sealing portion 58a is polished to reduce the thickness of the sealing portion 59. Then, as shown in FIGS. When the step of polishing the sealing portion 58a is finished, the upper surface of the plug portion 63 is exposed from the upper surface of the sealing portion 58a.
  • an opening is formed in the sealing portion 58a using laser processing or the like.
  • the openings of the sealing portion 58a are formed on the electrodes 41S to 43S, 41G to 43G, and 44D to 46D of the semiconductor chips 41 to 46 so that the electrodes are exposed from the sealing portion 58a.
  • the back tape is peeled off, thereby exposing the lower surface of the sealing portion 58a and the lower surfaces of the die pads 49 and 50, the output conductor portions 51, 52 and 53, and the leads 57.
  • the wiring 62 is formed. Since the method of forming the wiring 62 is basically the same as the method of forming the wiring 26 in the first embodiment and the wiring 62 in the second embodiment, the description thereof is omitted here. As in the second embodiment, also in the present embodiment, the wiring 62 includes wirings 62DS1, 62DS2, 62DS3, 62GH1, 62GH2, 62GH3, 62GL1, 62GL2, 62GL3, 62C1 and 62C2.
  • a die bonding process is performed to mount semiconductor chips 47 (not shown) and 48 on the sealing portion 58a.
  • the semiconductor chips 47 and 48 are mounted on the sealing portion 58a so that the electrodes 47C and 48C of the semiconductor chips 47 and 48 face the sealing portion 58a.
  • a plurality of electrodes 47C of the semiconductor chip 47 and wirings 62GH1, 62GH2, 62GH3 and 62C1 are electrically connected to each other, and a plurality of electrodes 48C of the semiconductor chip 48 and wirings 62GL1, 62GL2, 62GL3 and 62C2 are connected to each other. electrically connected.
  • an insulating layer 64 is formed on the upper surface of the sealing portion 58a so as to cover the wiring 62 and the semiconductor chips 47 and 48. Then, as shown in FIGS. 54 to 58, an insulating layer 64 is formed on the upper surface of the sealing portion 58a so as to cover the wiring 62 and the semiconductor chips 47 and 48. Then, as shown in FIGS. 54 to 58, an insulating layer 64 is formed on the upper surface of the sealing portion 58a so as to cover the wiring 62 and the semiconductor chips 47 and 48. Then, as shown in FIGS.
  • the semiconductor device 1b After that, by cutting the adjacent packages with a dicing blade, the semiconductor device 1b can be obtained.
  • control semiconductor chips 47 and 48 are both face-down flip-chip connected. For this reason, it is preferable to apply the third embodiment when flip-chip bonding to the semiconductor chips 47 and 48 is desired.
  • the control semiconductor chips 47 and 48 are both face-up connected, and the semiconductor chips 47 and 48 are not mounted on the sealing portion 59. Therefore, the thickness of the insulating layer 64 is can be relatively thin. Therefore, the thickness of the entire semiconductor device can be reduced.
  • FIG. 72 shows the wiring 62, and the positions of the semiconductor chips 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 and 48 are indicated by dotted lines.
  • FIG. 73 also shows die pads 49 and 50, output conductor portions 51, 52 and 53, leads 57, wirings 62GL1, 62GL2, 62GL3 and 62C2, plug portion 63 and conductor pattern 66.
  • 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 are indicated by dashed lines.
  • FIG. 70 corresponds to a cross-sectional view of the semiconductor device 1c along the wiring 62GL1 and the wiring 62C2.
  • a cross-sectional view of the semiconductor device 1c along the wirings 62GL2 and 62C2 is omitted because the structure is similar to that of FIG. 70 although the reference numerals are different from those of FIG.
  • a cross-sectional view of the semiconductor device 1c along the wiring 62GL3 and the wiring 62C2 is also omitted.
  • FIG. 71 corresponds to a cross-sectional view of the semiconductor device 1c at a position along the wiring 62GH1 and the wiring 62C1.
  • a cross-sectional view of the semiconductor device 1c along the wiring 62GH2 and the wiring 62C1 is omitted because the structure is similar to that of FIG. 71 although the reference numerals are different from those of FIG. Similarly, a cross-sectional view of the semiconductor device 1c along the wiring 62GH3 and the wiring 62C1 is also omitted.
  • both the semiconductor chips 47 and 48 for control are mounted on the sealing portion 58 .
  • one of the control semiconductor chips 47 and 48 is mounted on the sealing portion 58, and the other semiconductor chip 48 is mounted on the conductor pattern 66. mounted on top.
  • the wirings 62GL1, 62GL2, 62GL3 for electrically connecting the gate electrodes 44G, 45G, 46G of the semiconductor chips 44, 45, 46 to the electrodes 48C of the semiconductor chip 48 and the electrodes 48C of the semiconductor chip 48 are led.
  • the wiring 62C2 for electrically connecting to 57 is formed not on the sealing portion 59 but on the sealing portion 58 (that is, between the sealing portions 58 and 59).
  • wirings 62GL1, 62GL2, 62GL3, and 62C2 and a conductor pattern 66 for chip mounting are formed on the upper surface of the sealing portion 58.
  • FIG. The semiconductor chip 47 is arranged such that the electrode 47C of the semiconductor chip 47 faces upward and the back surface of the semiconductor chip 47 faces the conductor pattern 66 (sealing portion 58). It is mounted and fixed through
  • the semiconductor chip 48 is mounted on the sealing portion 58 such that the electrodes 48C of the semiconductor chip 48 face the sealing portion 58, and each of the plurality of electrodes 48C is one of the wirings 62GL1, 62GL2, 62GL3, and 62C2. and are electrically connected via a conductive bonding material 61a.
  • no gate connection conductor is formed.
  • the gate electrodes 44G to 46G of the semiconductor chips 44 to 46 are electrically connected to the electrodes 48C of the semiconductor chip 48 through the wirings 62GL1 to 62GL3 without passing through the plug portion.
  • the lead 57 and the electrode 48C of the semiconductor chip 48 are electrically connected through the wiring 62C2 without going through the plug portion.
  • FIGS. 74, 77 and 80 show cross sections corresponding to FIG. 67
  • FIGS. 75, 78 and 81 show cross sections corresponding to FIG. 76, 79 and 82 show cross sections corresponding to FIG. 71 above.
  • the lead frame includes a frame (not shown here), die pads 49 and 50 connected to the frame, output conductors 51, 52 and 53, and a plurality of leads 57. but does not have a gate connection conductor.
  • the upper surface of the sealing portion 58 is polished to reduce the thickness of the sealing portion 58 .
  • the upper surfaces of the die pads 49 and 50, the output conductors 51, 52 and 53 and the plurality of leads 57 are exposed from the sealing portion 58, as shown in FIGS.
  • a metal layer 70 is formed.
  • the wirings 62GL1, 62GL2, 62GL3, 62C2 and the conductor pattern 66 are formed by the metal layer 70 formed on the sealing portion 58.
  • the metal layer 70 is also formed on the die pads 49 and 50 , the output conductors 51 , 52 and 53 and the leads 57 . Since this process can be performed in substantially the same manner as the wiring 26 forming process described in the first embodiment, description thereof will be omitted here. 80 to 82 below, for the sake of simplification, the metal layer 70 formed on each of the die pads 49, 50, the output conductors 51, 52, 53 and the lead 57 is not shown separately. It is included in the die pads 49, 50, the output conductors 51, 52, 53 and the leads 57 (the same applies to FIGS. 67 to 71).
  • a die bonding process is performed.
  • the semiconductor chips 41, 42 and 43 are mounted on the die pad 49
  • the semiconductor chips 44, 45 and 46 are mounted on the die pad 50
  • the semiconductor chips 47 and 48 are mounted on the sealing portion 58.
  • the semiconductor chips 41, 42, 43 are mounted so that the drain electrodes 41D, 42D, 43D face the upper surface of the die pad 49, and the drain electrodes 41D, 42D, 43D are electrically connected to the die pad 49 via the conductive bonding material 61D. connected.
  • the semiconductor chips 44, 45, 46 are mounted so that the source electrodes 44S, 45S, 46S face the upper surface of the die pad 50, and the source electrodes 44S, 45S, 46S are electrically connected to the die pad 50 via the conductive bonding material 61S. connected.
  • Gate electrodes 44G, 45G, 46G of semiconductor chips 44, 45, 46 are electrically connected to wirings 62GL1, 62GL2, 62GL3 via a conductive bonding material 61G such as solder.
  • the semiconductor chip 47 is mounted on the upper surface of the conductor pattern 66 (sealing portion 58) with the back surface of the semiconductor chip 47 facing the upper surface of the conductor pattern 66 (sealing portion 58) via a bonding material 61C such as solder.
  • the semiconductor chip 48 is mounted on the upper surface of the sealing portion 58 so that the surface of the semiconductor chip 48 (the main surface on which the electrodes 48 ⁇ /b>C are formed) faces the upper surface of the sealing portion 58 .
  • Each of the plurality of electrodes 48C of the semiconductor chip 48 is electrically connected to one of wirings 62GL1, 62GL2, 62GL3 and 62C2.
  • the sealing portion 59 is formed so as to cover the semiconductor chips 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, and 48.
  • a hole is formed and a plug portion 63 is formed in the hole.
  • polishing the upper surface of the sealing portion 59 to reduce the thickness of the sealing portion 59 the electrodes 47 C of the semiconductor chip 47 and the upper surface of the plug portion 63 are exposed from the upper surface of the sealing portion 59 .
  • the semiconductor chips 41, 42, 43 have source electrodes 41S, 42S, 43S and gate electrodes 41G, 42G, 43G, and the semiconductor chips 44, 45, 46 have drain electrodes 44D, 45D, 46D.
  • An opening is provided to expose each electrode.
  • wirings 62DS1, 62DS2, 62DS3, 62GH1, 62GH2, 62GH3 and 62C2 are formed.
  • the adjacent packages are cut by a dicing blade, whereby the semiconductor device 1c can be obtained.
  • the gate electrodes 41G, 42G, 43G of the semiconductor chips 41, 42, 43 and the electrode 47C of the semiconductor chip 47 are electrically connected without the plug portion 63.
  • the plug portion 63 is also unnecessary for electrically connecting the gate electrodes 44G, 45G, 46G of 44, 45, 46 and the electrode 48C of the semiconductor chip 48.
  • FIG. Therefore, the structure required for electrical connection between semiconductor chips can be simplified. Therefore, it is advantageous for miniaturization of the semiconductor device.
  • the fifth embodiment is a modification of the semiconductor device 1c of the fourth embodiment described above, in which an upper layer wiring is added so that an electronic component can be mounted on the semiconductor device.
  • 83 and 84 are cross-sectional views of the semiconductor device 1d of the fifth embodiment, with FIG. 83 corresponding to FIG. 67 and FIG. 84 corresponding to FIG.
  • the semiconductor device 1d of the fifth embodiment is the same as the semiconductor device 1c of the above fourth embodiment, so the repeated description thereof will be omitted here.
  • one or more wiring layers are further formed on the insulating layer 64.
  • the wiring 72 is formed on the insulating layer 64
  • the insulating layer 73 is formed on the insulating layer 64 so as to cover the wiring 72
  • the wiring 75 is formed on the insulating layer 73.
  • the wiring 72 is electrically connected to the wiring 62 through an opening 71 (opening 71 exposing the wiring 62 ) provided in the insulating layer 64 .
  • the wiring 75 is electrically connected to the wiring 72 through an opening 74 (opening 74 exposing the wiring 72 ) provided in the insulating layer 73 .
  • An electronic component 77 is mounted on the semiconductor device 1d, that is, on the wiring 75 of the semiconductor device 1d.
  • electronic components 77a and 77b are mounted, but the number of electronic components to be mounted is arbitrary. Electrodes of the electronic component 77 are electrically connected to wiring 75 via a conductive bonding material 76 such as solder.
  • the electronic component 77 can be electrically connected to any one of the semiconductor chips 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 built in the semiconductor device 1d via the wiring 62.
  • FIG. A coil, a capacitor, or the like, for example, can be used as the electronic component 77 .
  • the mounting board on which the semiconductor device is mounted does not require a space required for mounting the electronic components.
  • the semiconductor device 1d shown in FIGS. 83 and 84 is based on the semiconductor device 1c of the fourth embodiment, but can be based on semiconductor devices of embodiments other than the fourth embodiment.
  • FIGS. 86, 89, 92, 95 and 98 show cross sections corresponding to FIG. 67
  • FIGS. 86, 89, 92, 95 and 98 show cross sections corresponding to FIG. 87, FIG. 90, FIG. 93, FIG. 96 and FIG. 99
  • FIG. 87, FIG. 90, FIG. 93, FIG. 96 and FIG. 99 show cross sections corresponding to FIG.
  • a metal plate 81 is prepared.
  • the metal plate 81 is composed of a metal layer (metal substrate) 81a as a base and a metal layer 81b formed on the upper surface of the metal layer 81a.
  • the metal layer 81b is thinner than the metal layer 81a.
  • the metal layer 81a and the metal layer 81b are made of different metal materials.
  • the metal layer 81b functions as an etching stopper layer when etching the metal layer 81a later.
  • a metal pattern 82 is formed on the upper surface of the metal plate 81, that is, on the metal layer 81b forming the metal plate 81.
  • the process of forming the metal pattern 82 can be carried out in substantially the same manner as the process of forming the wiring 26 described in the first embodiment, so description thereof will be omitted here.
  • the metal pattern 82 is preferably made of the same metal material as the metal layer 81a.
  • the metal layer 81a and the metal pattern 82 are both made of copper or copper alloy.
  • the metal layer 81b can be, for example, a titanium layer.
  • Metal layer 81 a is preferably thicker than metal pattern 82 .
  • the metal pattern 82 includes portions to be the die pads 49 and 50, portions to be the output conductor portions 51 to 53, portions to be the leads 57, and portions to be the wirings 62, respectively.
  • the drain electrodes 41D, 42D, and 43D of the semiconductor chips 41, 42, and 43 are connected to the die pad 49 portion of the metal pattern 82 via a conductive bonding material 61D such as solder.
  • the source electrodes 44S, 45S, 46S are connected to the die pads 50 of the metal pattern 82 through a conductive bonding material 61S such as solder.
  • the gate electrodes 44G, 45G, 46G of the semiconductor chips 44, 45, 46 are connected to the wirings 62GL1, 62GL2, 62GL3 of the metal pattern 82 through a conductive bonding material 61G such as solder.
  • the semiconductor chips 47 and 48 are arranged such that the surfaces of the semiconductor chips 47 and 48 (main surfaces on which the electrodes 47C and 48C are formed) face the metal plate 81, and the electrode 47C is connected to the wiring 62GH1 of the metal pattern 82. , 62GH2, 62GH3, and 62C1, and the electrode 48C is electrically connected to the portions of the metal pattern 82 that will be the wirings 62GL1, 62GL2, 62GL3, and 62C2 via a conductive bonding material 61a such as solder.
  • the sixth embodiment is generally the same as the fourth embodiment up to the process of forming the insulating layer 64 . That is, as can be seen from FIGS. 91 to 93, first, the sealing portion 59 is formed so as to cover the semiconductor chips 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, and 48, and then the sealing portion 59 is A hole is formed and a plug portion 63 is formed in the hole. Then, after the upper surface of the sealing portion 59 is polished to reduce the thickness of the sealing portion 59, openings are formed in the sealing portion 59 above the respective electrodes so that the semiconductor chip 41, the semiconductor chip 41, the semiconductor chip 41, and the semiconductor chip 41 are separated from the openings.
  • Source electrodes 41S, 42S, 43S and gate electrodes 41G, 42G, 43G of 42, 43 and drain electrodes 44D, 45D, 46D of semiconductor chips 44, 45, 46 are exposed.
  • wiring 62 is formed.
  • the wiring 62 includes wirings 62DS1, 62DS2, 62DS3, 62GH1, 62GH2 and 62GH3.
  • the method of forming the wiring 62 is the same as that of the fourth embodiment.
  • an insulating layer 64 is formed on the upper surface of the sealing portion 59 so as to cover the wiring 62 . This stage corresponds to FIGS.
  • the portion of the metal plate 81 that is not covered with the resist pattern is removed from the lower surface side of the metal plate 81 by etching.
  • 94 to 96 show the steps after removing the resist pattern.
  • the metal layer 81a is etched using the metal layer 81b as an etching stopper, and then the exposed metal layer 81b is etched.
  • the metal plate 81 is partially removed, and the remaining metal plate 81 and the metal pattern 82 thereon constitute the die pad 49 , the die pad 50 , the output conductors 51 , 52 , 53 and the leads 57 .
  • No metal plate 81 remains under the portions of the wirings 62GH1 to 62GH3, the wirings 62GL1 to 62GL1, and the wirings 62C1 and 62C2 where the leads 57 are not formed.
  • the sealing portion 58 includes the side surfaces of the die pads 49 and 50, the output conductor portions 51, 52 and 53, and the leads 57, and the lower surfaces of the wirings 62GL1, 62GL2, 62GL3, 62GH1, 62GH2, 62GH3, 62C1, and 62C2. , and the exposed lower surface of the sealing portion 59 .
  • the sealing portion 58 may be formed so as to cover each lower surface, and then exposed by polishing.
  • both semiconductor chips 47 and 48 are connected facedown.
  • Wirings 62GH1, 62GH2 and 62GH3 for electrically connecting the gate electrodes 41G, 42G and 43G of the semiconductor chips 41, 42 and 43 to the electrodes 47C of the semiconductor chip 47 are composed of the wiring 62 and the metal pattern 82. They are electrically connected via the plug portion 63 .
  • one end of the wiring 62GH1 formed by the wiring 62 is connected to the gate electrode 41G of the semiconductor chip 41 and the other end is connected to the plug portion 63, and the wiring 62GH1 formed by the metal pattern 82 is connected.
  • one or both of the semiconductor chips 47 and 48 may be face-up bonded.
  • FIGS. 100, 103, 106, 109 and 112 show cross sections corresponding to FIG. 67, and FIGS. , and FIG. 102, FIG. 105, FIG. 108, FIG. 111 and FIG. 114 show cross sections corresponding to FIG.
  • an insulating substrate 91 is prepared.
  • a glass substrate for example, can be used as the insulating substrate 91 .
  • a metal layer for a seed layer may be formed on the entire upper surface of the insulating substrate 91, if necessary.
  • a metal pattern 92 is formed on the insulating substrate 91 as shown in FIGS.
  • a resist pattern (not shown) is formed on the insulating substrate 91, and then a metal layer is formed by electroplating on a region of the upper surface of the insulating substrate 91 that is not covered with the resist pattern.
  • a pattern 92 is formed.
  • Metal pattern 92 is made of, for example, copper or a copper alloy. After that, the resist pattern is removed.
  • the metal pattern 92 includes portions that become the die pads 49 and 50 , portions that become the output conductor portions 51 to 53 , and portions that become the leads 57 .
  • the sealing portion 58 is formed so as to cover the metal pattern 92 and then polishing the upper surface of the sealing portion 58, the upper surface of the metal pattern 92 is sealed as shown in FIGS. It is exposed from the stop portion 58 .
  • a metal layer 93 is formed. This step can be performed in the same manner as the metal layer 70 forming step of the fourth embodiment.
  • the wirings 62GL1, 62GL2, 62GL3, 62C2 and the conductor pattern 66 are formed by the metal layer 93 formed on the sealing portion 58.
  • the metal layer 93 is also formed on the metal pattern 92 . Die pads 49 and 50, output conductors 51, 52 and 53 and leads 57 are formed by metal pattern 92 and metal layer 93 thereon.
  • the metal pattern 92 and the metal layer 93 of the die pads 49 and 50, the output conductors 51, 52 and 53, and the leads 57 are not shown separately, but are integrated. are shown in a modified form.
  • FIGS. 109 to 111 the structure shown in FIGS. 109 to 111 is obtained by performing the steps from the die bonding step to the step of forming the insulating layer 64 in the same manner as in the fourth embodiment. Since the steps during this period are substantially the same in the seventh embodiment as in the fourth embodiment, the repeated description thereof will be omitted here.
  • the insulating substrate 91 and the structures thereon are separated. If the metal layer for the seed layer described above is formed, it can be removed by etching after this separation step. Thus, a semiconductor device can be manufactured.
  • the manufacturing process of the sixth embodiment can be applied not only to the fourth embodiment, but also to other embodiments.

Abstract

半導体装置1は、ダイパッド5,6と半導体チップ2,3とこれらを封止する絶縁体部28とを有する。半導体チップ2は、表面側に形成されたソース電極2Sと、裏面側に形成されたドレイン電極2Dとを有しており、ドレイン電極2Dがダイパッド5に対向する向きでダイパッド5上に搭載されている。半導体チップ3は、表面側に形成されたソース電極3Sと、裏面側に形成されたドレイン電極3Dとを有しており、ソース電極3Sがダイパッド6に対向する向きでダイパッド6上に搭載されている。そして、絶縁体部28内に、半導体チップ2のソース電極2Sと半導体チップ3のドレイン電極3Dとを電気的に接続する配線26DSが形成されている。

Description

半導体装置
 本発明は、半導体装置に関し、例えば、ハイサイドスイッチ用の電界効果トランジスタを含む半導体チップと、ロウサイドスイッチ用の電界効果トランジスタを含む半導体チップとを一緒に封止した半導体装置に好適に利用できるものである。
 電源回路として、例えばDC-DCコンバータは、ハイサイドスイッチ用のパワーMOSFETとロウサイドスイッチ用のパワーMOSFETとが直列に接続された構成を有している。このため、ハイサイドスイッチ用のパワーMOSFETが形成された半導体チップと、ロウサイドスイッチ用のパワーMOSFETが形成された半導体チップとを、一緒にパッケージ化した半導体装置が、用いられている。
 特開2010-50286号公報(特許文献1)には、縦型MOSトランジスタが形成された3端子の半導体チップを樹脂封止した半導体装置に関する技術が記載されている。
 特開2013-219324号公報(特許文献2)には、表面側にソース電極とゲート電極とが形成され、裏面側にドレイン電極が形成された半導体チップを含む半導体パッケージに関する技術が記載されている。
 特開2019-102765号公報(特許文献3)には、ハイ側スイッチング素子を含む第1の半導体チップと、ロー側スイッチング素子を含む第2の半導体チップとをモールド封止した半導体パッケージに関する技術が記載されている。
特開2010-50286号公報 特開2013-219324号公報 特開2019-102765号公報
 ハイサイドスイッチ用のパワーMOSFETが形成された半導体チップと、ロウサイドスイッチ用のパワーMOSFETが形成された半導体チップとを、一緒にパッケージ化した半導体装置において、半導体装置の内部で、ハイサイドスイッチ用のパワーMOSFETとロウサイドスイッチ用のパワーMOSFETとを直列に接続する場合がある。そのような半導体装置においても、できるだけ小型化を図ることが望まれる。
 一実施の形態によれば、半導体装置は、第1チップ搭載部と、第2チップ搭載部と、前記第1チップ搭載部上に搭載された第1半導体チップと、前記第2チップ搭載部上に搭載された第2半導体チップと、これらを封止する絶縁体部と、を備えている。前記第1半導体チップは、主面側に形成されたソース電極と、前記主面とは反対の裏面側に形成されたドレイン電極とを有し、かつ、前記ドレイン電極が前記第1チップ搭載部に対向する向きで前記第1チップ搭載部上に搭載されている。前記第2半導体チップは、主面側に形成されたソース電極と、前記主面側とは反対の裏面側に形成されたドレイン電極とを有し、かつ、前記ソース電極が前記第2チップ搭載部に対向する向きで前記第2チップ搭載部上に搭載されている。そして、前記絶縁体部内に、前記第1半導体チップの前記ソース電極と前記第2半導体チップの前記ドレイン電極とを電気的に接続する第1配線が形成されている。
 一実施の形態によれば、半導体装置の小型化を図ることができる。
実施の形態1の半導体装置の回路構成を示す回路図である。 実施の形態1の半導体装置の上面図である。 実施の形態1の半導体装置の下面図である。 実施の形態1の半導体装置の平面透視図である。 実施の形態1の半導体装置の平面透視図である。 実施の形態1の半導体装置の平面透視図である。 実施の形態1の半導体装置の平面透視図である。 実施の形態1の半導体装置の断面図である。 実施の形態1の半導体装置の断面図である。 実施の形態1の半導体装置の断面図である。 半導体チップの上面図である。 半導体チップの下面図である。 実施の形態1の半導体装置の製造工程中の断面図である。 図13と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図13に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図15と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図16に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図17に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図18と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図18に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図20と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図20に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図22と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図22に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図24と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図24に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図26と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図26に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図28と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 実施の形態2の半導体装置の回路構成を示す回路図である。 実施の形態2の半導体装置の平面透視図である。 実施の形態2の半導体装置の平面透視図である。 実施の形態2の半導体装置の平面透視図である。 実施の形態2の半導体装置の下面図である。 実施の形態2の半導体装置の断面図である。 実施の形態2の半導体装置の断面図である。 実施の形態2の半導体装置の断面図である。 実施の形態2の半導体装置の断面図である。 実施の形態2の半導体装置の断面図である。 実施の形態2の半導体装置の製造工程中の断面図である。 図40と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図40に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図42と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図42に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図44と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図44に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図46と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図46に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図48と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図48に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図50と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図50に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図52と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 実施の形態3の半導体装置の断面図である。 実施の形態3の半導体装置の断面図である。 実施の形態3の半導体装置の断面図である。 実施の形態3の半導体装置の断面図である。 実施の形態3の半導体装置の断面図である。 実施の形態3の半導体装置の製造工程中の断面図である。 図59と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図59に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図61と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図61に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図63と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図63に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図65と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 実施の形態4の半導体装置の断面図である。 実施の形態4の半導体装置の断面図である。 実施の形態4の半導体装置の断面図である。 実施の形態4の半導体装置の断面図である。 実施の形態4の半導体装置の断面図である。 実施の形態4の半導体装置の平面透視図である。 実施の形態4の半導体装置の平面透視図である。 実施の形態4の半導体装置の製造工程中の断面図である。 図74と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図74と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図74に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図77と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図77と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図77に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図80と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図80と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 実施の形態5の半導体装置の断面図である。 実施の形態5の半導体装置の断面図である。 実施の形態6の半導体装置の製造工程中の断面図である。 図85と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図85と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図85に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図88と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図88と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図88に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図91と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図91と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図91に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図94と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図94と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図94に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図97と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図97と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 実施の形態7の半導体装置の製造工程中の断面図である。 図100と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図100と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図100に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図103と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図103と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図103に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図106と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図106と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図106に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図109と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図109と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図109に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図112と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。 図112と同じ半導体装置の製造工程中の平面図である。
 以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
 また、本願においては、電界効果トランジスタをMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)と記載するが、ゲート絶縁膜として非酸化膜を除外するものではない。
 (実施の形態1)
 <回路構成について>
 図1は、本発明の一実施の形態の半導体装置(半導体パッケージ)1の回路構成を示す回路図である。半導体装置1は、例えば、非絶縁型DC-DCコンバータや、あるいはインバータに用いることができる。図1において、符号1を付した一点鎖線で囲まれた部分が、半導体装置1に形成される回路を示す図である。そのうち、符号2を付した点線で囲まれた部分が、半導体チップ2に形成される部分であり、符号3を付した点線で囲まれた部分が、半導体チップ3に形成される部分であり、符号4を付した点線で囲まれた部分が、半導体チップ4に形成される部分である。
 図1に示されるように、半導体装置1は、半導体チップ2,3,4を有しており、これら3つの半導体チップ2,3,4が1つのパッケージ内に封止されて、半導体装置1が形成されている。半導体チップ2内には、パワーMOSFET12が形成され、半導体チップ3内には、パワーMOSFET13が形成され、半導体チップ4内には、制御回路14が形成されている。パワーMOSFETとしては、例えばトレンチゲート型のMOSFETなどを用いることができる。
 半導体チップ2は、半導体チップ2内に形成されたパワーMOSFET12のソース(S)に電気的に接続されたソース電極2Sと、半導体チップ2内に形成されたパワーMOSFET12のドレイン(D)に電気的に接続されたドレイン電極2Dと、半導体チップ2内に形成されたパワーMOSFET12のゲート(G)に電気的に接続されたゲート電極2Gとを有している。また、半導体チップ3は、半導体チップ3内に形成されたパワーMOSFET13のソース(S)に電気的に接続されたソース電極3Sと、半導体チップ3内に形成されたパワーMOSFET13のドレイン(D)に電気的に接続されたドレイン電極3Dと、半導体チップ3内に形成されたパワーMOSFET13のゲート(G)に電気的に接続されたゲート電極3Gとを有している。また、半導体チップ4は、半導体チップ4内に形成された制御回路14に電気的に接続された複数の電極4Cを有している。
 パワーMOSFET12は、ハイサイドスイッチ(高電位側スイッチ)用の電界効果トランジスタであり、パワーMOSFET13は、ロウサイドスイッチ(低電位側スイッチ)用の電界効果トランジスタである。
 パワーMOSFET12とパワーMOSFET13とは、端子T1と端子T2との間に直列に接続されており、パワーMOSFET12のドレイン(D)が端子T1と接続され、パワーMOSFET12のソース(S)がパワーMOSFET13のドレイン(D)と接続され、パワーMOSFET13のソース(S)が端子T2と接続されている。具体的には、半導体チップ2のドレイン電極2Dが、端子T1と電気的に接続され、半導体チップ2のソース電極2Sが、半導体チップ3のドレイン電極3Dと電気的に接続され、半導体チップ3のソース電極3Sが、端子T2と電気的に接続されている。端子T3は、半導体チップ2のソース電極2Sと半導体チップ3のドレイン電極3Dとの両方に、電気的に接続されている。
 端子T1,T2,T3は、半導体装置1の外部端子(外部接続用端子)である。端子T1には、半導体装置1の外部の電源などから電源電位(VIN)が供給される。端子T2には、電源電位よりも低い基準電位、例えばグランド電位(GND)が供給される。端子T3は、出力用の端子である。端子T3は、例えば、半導体装置1の外部に設けられた負荷に接続される。
 半導体チップ2のゲート電極2Gは、半導体チップ4の電極4Cと電気的に接続され、半導体チップ3のゲート電極3Gは、半導体チップ4の他の電極4Cと電気的に接続されている。半導体チップ4内に形成された制御回路14は、パワーMOSFET12,13の動作を制御する回路(駆動回路)を含んでいる。制御回路14は、半導体チップ4の電極4Cから半導体チップ2,3のゲート電極2G,3Gに供給するゲート電圧を制御することにより、パワーMOSFET12,13の動作を制御することができる。半導体チップ4のさらに他の電極4Cは、端子T4と電気的に接続されている。端子T4も半導体装置1の外部端子であり、端子T4を通じて制御回路14を半導体装置1の外部の回路に接続することができる。
 <半導体装置の構造について>
 図2は、本実施の形態の半導体装置1の上面図であり、図3は、本実施の形態の半導体装置1の下面図(裏面図)である。図4~図7は、本実施の形態の半導体装置1の平面透視図であり、図8~図10は、本実施の形態の半導体装置1の断面図である。図11は、本実施の形態の半導体装置1に用いられている半導体チップ2,3の上面図であり、図12は、本実施の形態の半導体装置1に用いられている半導体チップ2,3の下面図(裏面図)である。
 なお、図2では、半導体装置1上に電子部品31が搭載された状態が示されている。また、図4は、絶縁体からなる構成物(絶縁層27および封止部9)を透視したときの半導体装置1の平面透視図が示されている。また、図5は、図4において、更に配線30(配線30DS,30C)を透視したときの半導体装置1の平面透視図が示されている。また、図6は、図5において、更に配線26(配線26DS,26GH,26GL,26C1,26C2,26C3)を透視したときの半導体装置1の平面透視図が示されている。なお、図6では、実際に見えるのは、半導体チップ3のドレイン電極3Dであるが、理解を簡単にするために、半導体チップ3におけるゲート電極3Gおよびソース電極3Sの平面位置を、点線で示してある。また、図7は、図6において、更に半導体チップ2,3,4およびプラグ部22を透視したときの半導体装置1の平面透視図が示されている。また、図8は、図4に示されるA1-A1線の位置での半導体装置1の断面図であり、図9は、図4に示されるA2-A2線の位置での半導体装置1の断面図であり、図10は、図4に示されるA3-A3線の位置での半導体装置1の断面図である。
 本実施の形態では、上述のように、ハイサイドスイッチ用のパワーMOSFET12が形成された半導体チップ2と、ロウサイドスイッチ用のパワーMOSFET13が形成された半導体チップ3と、制御回路14が形成された半導体チップ4とを、一緒にパッケージ化して、1つの半導体装置1としている。ここでは、半導体装置1として、例えばQFN(Quad Flat Non-leaded package)型の面実装型の半導体パッケージを適用した場合を例に挙げて説明する。以下に、図2~図12を参照して、本実施の形態の半導体装置1の具体的な構成について説明する。
 本実施の形態の半導体装置1は、ダイパッド(チップ搭載部)5,6,7と、各ダイパッド5,6,7に搭載された半導体チップ2,3,4と、複数のリード8と、これらを封止する封止部(封止樹脂部)9とを有している。
 封止部9は、例えば熱硬化性樹脂などの絶縁性の樹脂材料などからなる。封止部9は、一方の主面である上面9aと、上面9aの反対側の主面である下面9bと、上面9aと下面9bとをつなぐ4つの側面とを有している。
 半導体装置1が有する複数のリード8は、半導体装置1の外周に並んで配置されており、封止部9の下面9bで各リード8の下面が露出している。また、封止部9の下面9bでは、ダイパッド5,6,7のそれぞれの下面も露出している。ダイパッド5,6,7は、互いに離間しており、ダイパッド5,6,7の間には、封止部9が充填されている。
 半導体チップ2,3,4のそれぞれは、一方の主面である表面と、それとは反対側の主面である裏面とを有しており、図11には、各半導体チップ2,3の表面側が示され、図12には、各半導体チップ2,3の裏面側が示されている。
 半導体チップ2において、ソース電極2Sおよびゲート電極2Gは半導体チップ2の表面側に形成され、ドレイン電極2Dは半導体チップ2の裏面側に形成されている。すなわち、半導体チップ2において、ソース電極2Sおよびゲート電極2Gと、ドレイン電極2Dとは、互いに反対側の面に形成されている。同様に、半導体チップ3において、ソース電極3Sおよびゲート電極3Gは半導体チップ3の表面側に形成され、ドレイン電極3Dは半導体チップ3の裏面側に形成されている。すなわち、半導体チップ3において、ソース電極3Sおよびゲート電極3Gと、ドレイン電極3Dとは、互いに反対側の面に形成されている。
 半導体チップ4において、複数の電極4Cは半導体チップ4の表面側に形成されている。電極4Cは、半導体チップ4のパッド電極上に形成された接続用の電極であり、例えば柱状の電極である。
 本実施の形態の半導体装置1においては、半導体チップ2と半導体チップ3とは、上下(表裏)が逆に搭載されており、半導体チップ2は、表面側が上側を向き、裏面側が下側(ダイパッド5側)を向いており、一方、半導体チップ3は、裏面側が上側を向き、表面側が下側(ダイパッド6側)を向いている。
 すなわち、半導体チップ2は、ソース電極2Sおよびゲート電極2Gが上を向き、ドレイン電極2Dがダイパッド5の上面に対向する向きで、ダイパッド5の上面上に導電性の接合材10Dにより接合されている。これにより、半導体チップ2のドレイン電極2Dとダイパッド5とが、導電性の接合材10Dを介して電気的に接続される。一方、半導体チップ3は、ドレイン電極3Dが上を向き、ソース電極3Sがダイパッド6の上面に対向する向きで、ダイパッド6の上面上に導電性の接合材10Sを介して接合されている。これにより、半導体チップ3のソース電極3Sとダイパッド6とが、導電性の接合材10Sを介して電気的に接続される。半導体チップ3のゲート電極3Gは、ゲート接続用導体部6Gと電気的に接続されている。半導体チップ3のゲート電極3Gは、ゲート接続用導体部6Gと導電性の接合材10Gを介して電気的に接続されている。ゲート接続用導体部6Gは、封止部9の下面9bで露出していないことが好ましい。例えば、ゲート接続用導体部6Gの下面側をハーフエッチングするなどして、ダイパッド5,6,7およびリード8よりもゲート接続用導体部6Gを薄くしておくことにより、封止部9の下面9bにおいて、ダイパッド5,6,7およびリード8の下面は露出するが、ゲート接続用導体部6Gは露出しないようにすることができる。
 半導体チップ4は、電極4Cが上を向き、半導体チップ4の裏面がダイパッド7の上面に対向する向きで、ダイパッド7の上面上に、絶縁性または導電性の接合材10Cにより接合されている。
 ダイパッド5,6,7、ゲート接続用導体部6Gおよび複数のリード8は、導電体で構成されており、好ましくは銅(Cu)または銅合金(例えばニッケルを含有する銅合金)などの金属材料からなり、その表面には必要に応じてめっき膜(例えばニッケルめっき膜)を形成することもできる。また、ダイパッド5,6,7、ゲート接続用導体部6G、および複数のリード8が1枚のリードフレームから構成されていれば、複数の部材を組み合わせる必要がなく、リードフレームを用いて半導体装置1を製造するのが容易となる。
 半導体チップ2のソース電極2Sおよびゲート電極2Gと、半導体チップ4の複数の電極4Cとは、封止部9の上面で露出している。例えば、半導体チップ2のソース電極2S上において、そのソース電極2Sを露出するように、封止部9に開口部が設けられている。また、半導体チップ2のゲート電極2G上において、そのゲート電極2Gを露出するように、封止部9に開口部が設けられている。
 封止部9の上面上には、配線(配線層、パターン化された導体層)26が形成されている。配線26は、配線26DSと配線26GHと配線26GLと配線26C1と配線26C2と配線26C3とを含んでいる。配線26に含まれる各配線26DS,26GH,26GL,26C1,26C2,26C3は同層に形成されている。また、ダイパッド5,6、ゲート接続用導体部6Gおよびリード8のそれぞれの上には、導電性のプラグ部22が形成されている。プラグ部22は、銅(Cu)などの金属材料からなり、封止部9に設けられた孔部内に形成されている。プラグ部22は、そのプラグ部22上の配線26と、そのプラグ部22の下の導電体(ダイパッド5、ダイパッド6、ゲート接続用導体部6Gまたはリード8)とを電気的に接続するために、設けられている。
 配線26DSは、半導体チップ2のソース電極2Sと半導体チップ3のドレイン電極3Dとを電気的に接続するための配線である。配線26DSは、半導体チップ2のソース電極2S上に位置してそのソース電極2Sに電気的に接続される部分と、半導体チップ3のドレイン電極3D上に位置してそのドレイン電極3Dに電気的に接続される部分と、それらをつなぐ部分とを、一体的に有している。
 配線26GLは、半導体チップ3のゲート電極3Gと半導体チップ4の電極4Cとを電気的に接続するための配線である。配線26GLの一方の端部は、ゲート接続用導体部6G上に設けられたプラグ部22上に位置してそのプラグ部22に電気的に接続され、配線26GLの他方の端部は、半導体チップ4の電極4C上に位置してその電極4Cに電気的に接続される。これにより、半導体チップ3のゲート電極3Gと半導体チップ4の電極4Cとは、導電性の接合材10G、ゲート接続用導体部6G、プラグ部22(ゲート接続用導体部6G上に形成されたプラグ部22)および配線26GLを通じて、電気的に接続される。
 配線26GHは、半導体チップ2のゲート電極2Gと半導体チップ4の電極4Cとを電気的に接続するための配線である。配線26GHの一方の端部は、半導体チップ2のゲート電極2G上に位置してそのゲート電極2Gに電気的に接続され、配線26GHの他方の端部は、半導体チップ4の電極4C上に位置してその電極4Cに電気的に接続される。
 配線26C1は、リード8と半導体チップ4の電極4Cとを電気的に接続するための配線である。配線26C1の一方の端部は、リード8上に設けられたプラグ部22上に位置してそのプラグ部22に電気的に接続され、配線26C1の他方の端部は、半導体チップ4の電極4C上に位置してその電極4Cに電気的に接続される。
 配線26C2は、半導体チップ2のドレイン電極2Dと半導体チップ4の電極4Cとを電気的に接続するための配線である。配線26C2の一方の端部は、ダイパッド5上に設けられたプラグ部22上に位置してそのプラグ部22に電気的に接続され、配線26C2の他方の端部は、半導体チップ4の電極4C上に位置してその電極4Cに電気的に接続される。これにより、半導体チップ2のドレイン電極2Dと半導体チップ4の電極4Cとは、導電性の接合材10D、ダイパッド5、プラグ部22(ダイパッド5上に形成されたプラグ部22)および配線26C2を通じて、電気的に接続される。
 配線26C3は、半導体チップ3のソース電極3Sと半導体チップ4の電極4Cとを電気的に接続するための配線である。配線26C3の一方の端部は、ダイパッド6上に設けられたプラグ部22上に位置してそのプラグ部22に電気的に接続され、配線26C3の他方の端部は、半導体チップ4の電極4C上に位置してその電極4Cに電気的に接続される。これにより、半導体チップ3のソース電極3Sと半導体チップ4の電極4Cとは、導電性の接合材10S、ダイパッド6、プラグ部22(ダイパッド6上に形成されたプラグ部22)および配線26C3を通じて、電気的に接続される。
 封止部9の上面上には、配線26を覆うように絶縁層27が形成されている。封止部9と絶縁層27とにより、半導体チップ2,3,4、ダイパッド5,6,7、ゲート接続用導体部6Gおよび複数のリード8を封止する絶縁体部(封止用絶縁体部)28が構成されている。ダイパッド5,6,7、ゲート接続用導体部6Gおよび複数のリード8は、少なくとも一部が絶縁体部28により封止されていればよいが、半導体チップ2,3,4は、絶縁体部28から露出しないことが好ましい。
 また、封止部9上に形成する配線層と絶縁層の層数を増やすこともできるが、その場合は、増やした絶縁層も封止用の絶縁体部28の一部を構成することになる。
 絶縁層27上には、配線(配線層、パターン化された導体層)30が形成されている。配線30は、絶縁層27に設けられた開口部(孔部)29を通じて配線26と電気的に接続されている。
 配線30は、配線26DSに電気的に接続された配線30DSと、配線26C1に電気的に接続された配線30Cとを含んでいる。配線26DSと配線30DSとを接続する為の開口部29は、複数設けることが好ましい。配線30DSは、配線26DSを通じて、半導体チップ2のソース電極2Sおよび半導体チップ3のドレイン電極3Dの両方に、電気的に接続されている。配線30DSは、上記図1の端子T3に対応しており、出力端子として機能することができる。配線30Cは、配線26C1およびプラグ部22(リード8上に形成されたプラグ部22)を通じてリード8と電気的に接続されている。配線30Cには、リード8、プラグ部22および配線26C1を通じて、例えばグランド電位が供給される。
 配線26,30やプラグ部22は、半導体装置1の配線構造を構成している。半導体チップ2のゲート電極2G、半導体チップ3のゲート電極3Gおよび複数のリード8のそれぞれは、半導体装置1の配線構造を通じて、半導体チップ4の電極4Cと電気的に接続されている。また、半導体チップ2のソース電極2Sと半導体チップ3のドレイン電極3Dとは、半導体装置1の配線構造を通じて、電気的に接続されている。
 半導体装置1を基板に実装する際には、電子部品31(図2参照)を半導体装置1上に搭載することができる。例えば、電子部品31としてコイルを搭載する場合は、電子部品31の一方の電極を配線30DSに電気的に接続し、他方の電極を配線30Cに電気的に接続する。
 また、半導体装置1上に電子部品31を搭載しない場合は、配線30Cの形成を省略することができる。また、配線30自体の形成を省略することもでき、その場合は、絶縁層27の開口部から露出する部分の配線26DSを、半導体装置1の出力端子(端子T3)として用いることができる。
 <半導体装置の製造工程について>
 次に、本実施の形態の半導体装置1の製造工程について説明する。図13~図29は、本実施の形態の半導体装置1の製造工程を示す断面図である。図13~図29のうち、図13、図15、図18、図20、図22、図24、図26および図28は、各製造工程における、図4のA1-A1線に対応する半導体装置1の断面図であり、また、図14、図16、図17、図19、図21、図23、図25、図27および図29は、各製造工程における、図4のA2-A2線に対応する半導体装置1の断面図である。尚、図面上では1パッケージ分のみ図示しているが、面方向に複数のパッケージが連結した状態で、複数のパッケージを同時に製造することができる。これは他の実施形態においても同様である。
 まず、図13および図14に示されるように、リードフレームを準備する。リードフレームは、フレーム枠(図示せず)と、フレーム枠に連結されたダイパッド5,6,7、ゲート接続用導体部6Gおよび複数のリード8を有している。リードフレームは、ポリイミドフィルム等のバックテープ(図示せず)に接着された状態で用いる。
 次に、図15および図16に示されるように、ダイボンディング工程を行って、ダイパッド5,6,7上に半導体チップ2,3,4を搭載する。ダイボンディング工程において、半導体チップ2と半導体チップ3とは、ダイパッドへの搭載時の上下(表裏)の向きが反対である。すなわち、半導体チップ2は、ソース電極2Sおよびゲート電極2Gが上を向き、ドレイン電極2Dがダイパッド5の上面に対向する向きで、ダイパッド5の上面上に導電性の接合材10Dを介して搭載する。半導体チップ3は、ドレイン電極3Dが上を向き、ソース電極3Sがダイパッド6の上面に対向し、かつ、半導体チップ3のゲート電極3Gがゲート接続用導体部6Gの上面に対向する向きで、ダイパッド6の上面上に導電性の接合材10Sを介し、かつ、ゲート接続用導体部6Gの上面上に導電性の接合材10Gを介して、搭載する。半導体チップ4は、半導体チップ4の裏面がダイパッド7の上面に対向する向きで、ダイパッド7の上面上に、絶縁性または導電性の接合材10Cを介して搭載する。その後、接合材10D,10S,10G,10Cを硬化させる。これにより、半導体チップ2がダイパッド5に固定されるとともに、半導体チップ2のドレイン電極2Dとダイパッド5とが、導電性の接合材10Dを介して電気的に接続される。また、半導体チップ3がダイパッド6に固定されるとともに、半導体チップ3のソース電極3Sとダイパッド6とが、導電性の接合材10Sを介して電気的に接続され、半導体チップ3のゲート電極3Gとゲート接続用導体部6Gとが、導電性の接合材10Gを介して電気的に接続される。また、半導体チップ4がダイパッド7に固定される。導電性の接合材としては、導電性のペースト型接合材(例えば銀ペースト)や、あるいは半田材などを用いることができる。また、半田材を用いて接合する場合は、半田接続される半導体チップ側の電極は、ニッケル層を含む積層構造を適用することもできる。
 次に、図15および図16に示されるように、半導体チップ2,3,4、ダイパッド5,6,7、ゲート接続用導体部6Gおよび複数のリード8を封止する封止部(封止樹脂部)9を形成する。この段階では、半導体チップ2,3,4およびその各電極2S,2G,3D,4Cは、封止部9で覆われており、封止部9から露出しない。また、リードフレームの下面側はバックテープに固定されているため、ダイパッド5,6,7およびリード8の各下面は封止部9の下面9bと面一になる。また、ゲート接続用導体部6Gは、下面側からのハーフエッチングなどにより、リード8に比べて厚さを薄くしている。このため、ゲート接続用導体部6Gの下面上にも封止部9が形成されるので、封止部9の下面9bでゲート接続用導体部6Gは露出しない。
 次に、図17に示されるように、例えばレーザー加工などにより、封止部9に孔部21を形成する。孔部21は、封止部9の上面側から下方に向かって形成される。孔部21は、リード8上と、ゲート接続用導体部6G上と、半導体チップ2に平面視で重ならない位置でのダイパッド5上と、半導体チップ3に平面視で重ならない位置でのダイパッド6上とに、それぞれ形成される。孔部21の底部では、リード8、ゲート接続用導体部6G、ダイパッド5、およびダイパッド6が露出される。
 そして、封止部9の孔部21内に、電解めっき法などを用いて導電性のプラグ部22を形成する。プラグ部22は、銅(Cu)などの金属材料からなり、孔部21を埋めるように形成される。リード8上に形成されたプラグ部22は、そのリード8と電気的に接続される。また、ゲート接続用導体部6G上に形成されたプラグ部22は、そのゲート接続用導体部6Gと電気的に接続される。またダイパッド5上に形成されたプラグ部22は、そのダイパッド5と電気的に接続される。また、ダイパッド6上に形成されたプラグ部22は、そのダイパッド6と電気的に接続される。
 次に、図18および図19に示されるように、封止部9の上面9aを研磨して封止部9の厚さを薄くする。少なくとも、電極4Cおよびプラグ部22に達する程度に研磨することで、封止部9の上面9aから電極4Cの上面とプラグ部22の上面とが露出した状態となる。
 次に、図20および図21に示されるように、封止部9の半導体チップ2のソース電極2S上、ゲート電極2G上および半導体チップ3のドレイン電極3D上に、レーザー加工などを用いて開口部23を形成する。開口部23の底部では、半導体チップ2のソース電極2S、半導体チップ2のゲート電極2G、および半導体チップ3のドレイン電極3Dが露出する。開口部23をレーザー加工により形成する場合は、レーザーによる電極2S,2G,3Dの損傷を防止するために、電極2S,2G,3D上に予め例えば4~10μm程度の銅膜を形成してもよい。この段階でバックテープを引き剥がし、それにより封止部9の下面9bとダイパッド5,6,7およびリード8の各下面が露出する。
 次に、図22および図23に示されるように、無電解めっき法を用いて金属膜24aを形成する。金属膜24aは、封止部9の上面9a上と、開口部23から露出するソース電極2S上、ゲート電極2G上、ドレイン電極3D上と、封止部9の上面9aから露出する電極4Cの上面上と、封止部9の上面9aから露出するプラグ部22の上面上とに、連続的に形成される。
 次に、図24および図25に示されるように、金属膜24a上に、レジストパターン25を形成する。それから、レジストパターン25で覆われずに露出する部分の金属膜24a上に、電解めっき法を用いて金属膜24bを形成する。その後、図26および図27に示されるように、レジストパターン25を除去してから、金属膜24bで覆われずに露出する部分の金属膜24aを、エッチングなどにより除去する。これにより、金属膜24aと金属膜24a上の金属膜24bとからなる配線26が形成される。上述のように、配線26は、配線26DSと配線26GHと配線26GLと配線26C1と配線26C2と配線26C3とを含んでいる。
 次に、図28および図29に示されるように、封止部9の上面9a上に、配線26を覆うように、絶縁層27を形成する。絶縁層27は、例えば熱硬化性樹脂などの絶縁性の樹脂材料などからなる。なお、図28および図29では、簡略化のために、配線26を構成する金属膜24aと金属膜24bとを分けて示さずに、一体化して示してある(上記図8および図9も同様)。
 次に、絶縁層27に開口部29を形成する。開口部29の底部では、配線26の一部が露出する。
 次に、絶縁層27上に配線30を形成する。配線30の形成法は、配線26の形成と基本的には同じであるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。配線30は、開口部29から露出される配線26と電気的に接続されている。上述のように、配線30は、配線30DSと配線30Cとを含んでいる。その後、上記金属膜24aを無電解めっき法で形成した際に、封止部9の下面9b上にも無電解めっき膜が形成されている場合は、封止部9の下面9b上の無電解めっき膜をエッチングなどにより除去する。
 その後、隣り合うパッケージ間をダイシングブレードにより切断することで、半導体装置1を得ることができる。
 <主要な特徴と効果について>
 DC-DCコンバータやインバータのような電源回路などでは、ハイサイドスイッチ用の電界効果トランジスタと、ロウサイドスイッチ用の電界効果トランジスタとを直列に接続する。ハイサイドスイッチ用の電界効果トランジスタが形成されたハイサイド用半導体チップと、ロウサイドスイッチ用の電界効果トランジスタが形成されたロウサイド用半導体チップとを1つのパッケージとして半導体装置を構成すれば、それらの半導体チップを別々の半導体装置としてパッケージ化した場合に比べて、所望の回路を構成するのに必要な半導体装置の数を低減することができる。しかしながら、半導体装置内でハイサイド用半導体チップのソース電極とロウサイド用半導体チップのドレイン電極とを電気的に接続するには、電極間の配線に必要な部材を半導体装置内に配置する必要があるため、半導体装置の寸法の増大が懸念される。
 本実施の形態の半導体装置1は、ダイパッド5,6と、ダイパッド5上に搭載された半導体チップ2と、ダイパッド6上に搭載された半導体チップ3と、それらを封止する絶縁体部28とを備えている。半導体チップ2は、表面側に形成されたソース電極2Sおよび裏面側に形成されたドレイン電極2Dを有し、半導体チップ3は、表面側に形成されたソース電極3Sおよび裏面側に形成されたドレイン電極3Dを有している。
 本実施の形態の主要な特徴のうちの一つは、半導体チップ2と半導体チップ3とは上下(表裏)が逆向きで、ダイパッド上に搭載されていることである。すなわち、半導体チップ2は、ドレイン電極2Dがダイパッド5に対向する向きでダイパッド5上に搭載され、半導体チップ3は、ソース電極3Sがダイパッド6に対向する向きでダイパッド6上に搭載されている。そして、絶縁体部28内に、半導体チップ2のソース電極2Sと半導体チップ3のドレイン電極3Dとを電気的に接続する配線26DSを形成している。
 本実施の形態とは異なり、ハイサイド用半導体チップ(半導体チップ2に対応)とロウサイド用半導体チップ(半導体チップ3に対応)とを上下(表裏)を同じ向きで、ダイパッド上に搭載した場合を仮定し、これを以下では検討例と称することとする。この検討例の場合は、ハイサイド用半導体チップとロウサイド用半導体チップのどちらも、ドレイン電極がダイパッドに対向する向きでダイパッド上に搭載される。この場合は、ハイサイド用半導体チップを搭載するハイサイド用ダイパッドが、そのハイサイド用半導体チップのドレイン電極と電気的に接続され、ロウサイド用半導体チップを搭載するロウサイド用ダイパッドが、そのロウサイド用半導体チップのドレイン電極と電気的に接続されることになる。
 しかしながら、この検討例の場合、ハイサイド用半導体チップのソース電極とロウサイド用半導体チップのドレイン電極とを半導体装置内で電気的に接続するためには、ハイサイド用半導体チップのソース電極とロウサイド用ダイパッドとを、金属板を用いて電気的に接続することが考えられる。しかしながら、これは、ロウサイド用ダイパッドと金属板とを接続するのに要する領域(スペース)を必要とするため、半導体装置の寸法の増大を招いてしまう。例えば、ハイサイド用半導体チップとロウサイド用半導体チップとの間の間隔を大きくして、ハイサイド用半導体チップのソース電極とロウサイド用ダイパッドとを金属板で接続することになるため、半導体チップ間の間隔を大きくする分、半導体装置の寸法の増大を招いてしまう。
 それに対して、本実施の形態では、半導体チップ2は、ドレイン電極2Dがダイパッド5に対向する向きでダイパッド5上に搭載され、半導体チップ3は、ソース電極3Sがダイパッド6に対向する向きでダイパッド6上に搭載されている。これにより、半導体チップ2のソース電極2Sと半導体チップ3のドレイン電極3Dとが、いずれも上側(ダイパッドと逆側)を向き、また、半導体チップ2のソース電極2Sの高さ位置と半導体チップ3のドレイン電極3Dの高さ位置とが、概ね同じ高さ位置になる。このため、絶縁体部28内に形成された配線26DSを用いて、半導体チップ2のソース電極2Sと半導体チップ3のドレイン電極3Dとを、容易かつ的確に、電気的に接続することができる。
 このため、本実施の形態では、半導体チップ3を搭載するダイパッド6と半導体チップ2のソース電極2Sとを金属板などで電気的に接続する必要はないので、半導体装置内に金属板を配置するために必要なスペースを確保する必要がなく、また、半導体チップ3を搭載するダイパッド6に、金属板を接続するためのスペースを確保する必要もない。本実施の形態では、半導体チップ2,3の間隔を小さくしても、半導体チップ2のソース電極2Sと半導体チップ3のドレイン電極3Dとを、配線26DSによって容易かつ的確に電気的に接続することができる。従って、半導体チップ2,3の間隔を小さくして、半導体装置の小型化(小面積化)を図ることができる。
 また、本実施の形態では、半導体チップ2のソース電極2Sと半導体チップ3のドレイン電極3Dとを、金属板ではなく、配線26DSによって電気的に接続しており、配線26DSは、配線幅の自由度が高く、また、半導体チップ2のソース電極2Sと半導体チップ3のドレイン電極3Dとを配線26DSによって最短経路で接続することができる。このため、半導体装置の低インピーダンスや低オン抵抗を実現しやすくなる。従って、半導体装置の性能を向上させることができる。
 また、配線26DSの配線幅をある程度大きくして、半導体チップ2のソース電極2Sと半導体チップ3のドレイン電極3Dとを配線26DSによって低抵抗で接続することが望ましいが、この観点で、配線26DSの幅W1(図5参照)は、他の配線26GH,26GL,26C1,26C2,26C3の幅W2よりも大きいことが好ましい。ここで、配線幅は、その配線の厚さ方向に略垂直で、かつ、その配線を流れる電流方向に略垂直な方向の幅(寸法)に対応している。
 また、半導体チップ2,3だけでなく、それらを制御する(従って半導体チップ2,3のゲート電極2G,3Gに電気的に接続される)半導体チップ4も、一緒にパッケージ化して1つ半導体装置とすることで、半導体チップ4を別にパッケージ化する場合と比べて、所望の回路を構成するのに必要な半導体装置の数を低減することができる。
 また、半導体チップ2のゲート電極2Gも、絶縁体部28内に形成された配線26GHを用いて、半導体チップ4の電極4Cと電気的に接続することができる。また、半導体チップ3のゲート電極3Gも、絶縁体部28内に形成された配線26GLを用いて、半導体チップ4の電極4Cと電気的に接続することができる。また、リード8も、絶縁体部28内に形成された配線26C1を用いて、半導体チップ4の電極4Cと電気的に接続することができる。このように、半導体装置において、電気的に接続すべき部材同士を、絶縁体部28内に形成された配線を用いて電気的に接続することができる。金属板やワイヤではなく、配線を用いているため、電気的な接続に要するスペースが少なくて済み、半導体装置の小型化(小面積化)を図ることができる。また、半導体装置の各構成部材のレイアウト設計も行いやすくなる。また、半導体装置の製造コストも抑制することができる。
 (実施の形態2)
 図30は、本実施の形態2の半導体装置1aの回路構成を示す回路図である。図31~図33は、本実施の形態2の半導体装置1aの平面透視図であり、図34は、本実施の形態2の半導体装置1aの下面図(裏面図)であり、図35~図39は、本実施の形態2の半導体装置1aの断面図である。なお、図31は、絶縁体からなる構成物(封止部58,59および絶縁層64)を透視したときの半導体装置1aの平面透視図が示されている。また、図32は、図31において、更に配線62(配線62DS1,62DS2,62DS3,62GH1,62GH2,62GH3,62GL1,62GL2,62GL3,62C1,62C2)を透視したときの半導体装置1aの平面透視図が示されている。なお、図32では、実際に見えるのは、半導体チップ44,45,46のドレイン電極44D,45D,46Dであるが、理解を簡単にするために、半導体チップ44,45,46におけるゲート電極44G,45G,46Gおよびソース電極44S,45S,46Sの平面位置を、点線で示してある。また、図33は、図32において、更に半導体チップ41,42,43,44,45,46,47,48およびプラグ部63を透視したときの半導体装置1aの平面透視図が示されている。また、図35は、図31に示されるB1-B1線の位置での半導体装置1aの断面図であり、図36は、図31に示されるB2-B2線の位置での半導体装置1aの断面図であり、図37は、図31に示されるB3-B3線の位置での半導体装置1aの断面図である。また、図38は、配線62GL1、配線62C2に沿う位置での半導体装置1aの断面図であり、図39は、配線62GH1、配線62C1に沿う位置での半導体装置1aの断面図である。
 なお、配線62GL2に沿う位置での半導体装置1aの断面図および配線62GL3に沿う位置での半導体装置1aの断面図は、図38と符号が異なるものの、構造としては同様な為、図は省略する。また、配線62GH2に沿う位置での半導体装置1aの断面図、および配線62GH3に沿う位置での半導体装置1aの断面図は、図39と符号が異なるものの、構造としては同様な為、図は省略する。
 図30の回路図に示されるように、直列接続された一対のパワーMOSFETである41aと44a、42aと45a、43aと46aが、端子T49と端子T50との間に並列接続されている。端子T49には、電源電位(VIN)が供給され、端子T50には、電源電位よりも低い基準電位、例えばグランド電位(GND)が供給される。ハイサイドスイッチ用のパワーMOSFET41a,42a,43aの各ゲートは、制御回路47aに接続され、ロウサイドスイッチ用のパワーMOSFET44a,45a,46aの各ゲートは、制御回路48aに接続されている。端子T51は、パワーMOSFET41aのソースおよびパワーMOSFET44aのドレインに接続され、端子T52は、パワーMOSFET42aのソースおよびパワーMOSFET45aのドレインに接続され、端子T53は、パワーMOSFET43aのソースおよびパワーMOSFET46aのドレインに接続されている。端子T51,T52,T53は、出力用の端子であり、例えば、半導体装置1aの外部に設けられた負荷に接続される。
 本実施の形態2では、ハイサイドスイッチ用の半導体チップ41,42,43と、ロウサイドスイッチ用の半導体チップ44,45,46と、制御用の半導体チップ47,48とを、1つのパッケージとして集約して、半導体装置1aを構成している。本実施の形態2の半導体装置1aの構造について、図30~図39を参照して以下に説明する。
 本実施の形態2の半導体装置1aは、半導体チップ41,42,43,44,45,46,47,48と、ダイパッド(チップ搭載部)49,50と、出力用導体部51,52,53と、ゲート接続用導体部54,55,56と、複数のリード57と、これらを封止する封止部58,59および絶縁層64と、を有している。
 半導体チップ41内には、パワーMOSFET41aが形成されており、同様に、半導体チップ42~46には、それぞれにパワーMOSFET42a~46aが形成されている。半導体チップ47内には、ハイサイドスイッチ用の半導体チップ41,42,43を制御する制御回路47aが形成され、半導体チップ48内には、ロウサイドスイッチ用の半導体チップ44,45,46を制御する制御回路48aが形成されている。
 半導体チップ41,42,43,44,45,46のそれぞれの構成は、上記半導体チップ2,3と同じである。このため、半導体チップ41は、表面側にソース電極41Sおよびゲート電極41Gを有し、それとは反対の裏面側にドレイン電極41Dを有している。同様に、表面側のソース電極42S~46Sおよびゲート電極42G~46Gと、それとは反対の裏面側のドレイン電極42D~46Dを、対応する各半導体チップ42~46が有している。また、半導体チップ47は、表面側に、半導体チップ47内の制御回路47aに電気的に接続された複数の電極47Cを有している。また、半導体チップ48は、表面側に、半導体チップ48内の制御回路48aに電気的に接続された複数の電極48Cを有している。
 半導体チップ41,42,43は、ドレイン電極41D,42D,43Dがダイパッド49に対向する向きで、共通のダイパッド49上に搭載されている。ドレイン電極41D,42D,43Dは、導電性の接合材61Dを介して、共通のダイパッド49に電気的に接続されている。
 半導体チップ44,45,46は、ソース電極44S,45S,46Sがダイパッド50に対向する向きで、共通のダイパッド50上に搭載されている。ソース電極44S,45S,46Sは、導電性の接合材61Sを介して、共通のダイパッド49に電気的に接続されている。
 このため、本実施の形態2の半導体装置1aにおいては、半導体チップ41,42,43同士は、上下(表裏)の向きが同じであり、また、半導体チップ44,45,46同士は、上下(表裏)の向きが同じであるが、半導体チップ41,42,43と半導体チップ44,45,46とは、上下(表裏)の向きが逆になっている。
 半導体チップ44のゲート電極44Gは、ゲート接続用導体部54と対向しており、導電性の接合材61Gを介してゲート接続用導体部54と電気的に接続されている。半導体チップ45のゲート電極45Gは、ゲート接続用導体部55と対向しており、導電性の接合材61Gを介してゲート接続用導体部55と電気的に接続されている。半導体チップ46のゲート電極46Gは、ゲート接続用導体部56と対向しており、導電性の接合材61Gを介してゲート接続用導体部56と電気的に接続されている。
 ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53、ゲート接続用導体部54,55,56および複数のリード57は、導電体からなるが、上記ダイパッド5,6,7などと同様の材料により構成されおり、封止部58を介して互いに離間している。封止部58の上面の高さ位置は、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53、ゲート接続用導体部54,55,56および複数のリード57のそれぞれの上面の高さ位置と、ほぼ同じである。封止部58は、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53、ゲート接続用導体部54,55,56および複数のリード57の間を埋めるように形成されている。
 半導体チップ47および半導体チップ48のそれぞれは、半導体チップ47および半導体チップ48の各裏面が封止部58に対向する向きで、封止部58上に絶縁性または導電性の接合材61Cを介して搭載されている。封止部58は、絶縁体からなり、例えば上記封止部9と同様の材料により形成されている。封止部58の下面では、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53および複数のリード57のそれぞれの下面が露出しているが、ゲート接続用導体部54,55,56は露出しないことが好ましい。これは、例えば、ゲート接続用導体部54,55,56の下面側をハーフエッチングするなどして、ダイパッド49,50などよりもゲート接続用導体部54,55,56を薄くしておき、ゲート接続用導体部54,55,56の下面を封止部58で覆うことにより、実現できる。
 封止部58、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53、ゲート接続用導体部54,55,56および複数のリード57上に、半導体チップ41,42,43,44,45,46,47,48を覆うように、封止部59が形成されている。封止部59は、絶縁体からなり、例えば封止部58と同様の材料により形成されている。
 封止部59には、半導体チップ41,42,43のソース電極41S,41S,41Sおよびゲート電極41G,41G,41Gと、半導体チップ44,45,46のドレイン電極44D,45D,46Dと、半導体チップ47,48の電極47C,48Cの各電極を露出するように、開口部が設けられている。
 封止部59の上面上には、配線62が形成されている。
配線62は、配線62DS1~62DS3と配線62GH1~62GH3と配線62GL1~62GL3と配線62C1,62C2とを含んでおり、それらは同層に形成されている。また、出力用導体部51,52,53、ゲート接続用導体部54,55,56およびリード8のそれぞれには、導電性のプラグ部(ビア部、ビア配線)63が形成されている。プラグ部63は、銅(Cu)などの金属材料からなり、封止部59に設けられた孔部内に形成されている。プラグ部63は、そのプラグ部63上の配線62と、そのプラグ部63の下の各導電体(出力用導体部51,52,53、ゲート接続用導体部54,55,56およびリード8)とを電気的に接続するために、設けられている。
 配線62DS1は、半導体チップ41のソース電極41Sと半導体チップ44のドレイン電極44Dとを電気的に接続するための配線である。配線62DS1は、半導体チップ41のソース電極41S上に位置してソース電極41Sに電気的に接続される部分と、半導体チップ44のドレイン電極44D上に位置してドレイン電極44Dに電気的に接続される部分と、それらをつなぐ部分とを、一体的に有している。これにより、半導体チップ41のソース電極41Sと半導体チップ44のドレイン電極44Dとが、配線62DS1を通じて電気的に接続される。また、出力用導体部51上に形成されたプラグ部63は、配線62DS1と出力用導体部51との間に介在する。これにより、出力用導体部51上のプラグ部63を通じて、配線62DS1と出力用導体部51とが電気的に接続される。
 配線62DS1と同様の構成により、配線62DS2は、半導体チップ42のソース電極42Sと半導体チップ45のドレイン電極45Dとを電気的に接続し、出力用導体部52上のプラグ部63を通じて、配線62DS2と出力用導体部52とを電気的に接続する。
 配線62DS1と同様の構成により、配線62DS3は、半導体チップ43のソース電極43Sと半導体チップ46のドレイン電極46Dとを電気的に接続し、出力用導体部53上のプラグ部63を通じて、配線62DS3と出力用導体部53とを電気的に接続する。
 配線62GL1は、半導体チップ44のゲート電極44Gと半導体チップ48の電極48Cとを電気的に接続するための配線である。配線62GL1の一方の端部は、ゲート接続用導体部54上に設けられたプラグ部63上に位置してプラグ部63に電気的に接続され、配線62GL1の他方の端部は、半導体チップ48の電極48C上に位置して電極48Cに電気的に接続される。ゲート接続用導体部54と配線62GL1との間に配置されたプラグ部63は、ゲート接続用導体部54と配線62GL1とを電気的に接続する。これにより、半導体チップ44のゲート電極44Gと半導体チップ48の電極48Cとは、導電性の接合材61G、ゲート接続用導体部54、プラグ部63および配線62GL1を通じて、電気的に接続される。
 配線62GL1と同様の構成により、配線62GL2は、半導体チップ45のゲート電極45Gと半導体チップ48の電極48Cとを、導電性の接合材61G、ゲート接続用導体部55、プラグ部63および配線62GL2を通じて、電気的に接続する。
 配線62GL1と同様の構成により、配線62GL3は、半導体チップ46のゲート電極46Gと半導体チップ48の電極48Cとを、導電性の接合材61G、ゲート接続用導体部56、プラグ部63および配線62GL2を通じて、電気的に接続する。
 配線62GH1は、半導体チップ41のゲート電極41Gと半導体チップ47の電極47Cとを電気的に接続するための配線である。配線62GH1の一方の端部は、半導体チップ41のゲート電極41G上に位置してゲート電極41Gに電気的に接続され、配線62GH1の他方の端部は、半導体チップ47の電極47C上に位置してその電極47Cに電気的に接続される。これにより、半導体チップ41のゲート電極41Gと半導体チップ47の電極47Cとは、配線62GH1を通じて、電気的に接続される。
 配線62GH1と同様の構成により、配線62GH2は、半導体チップ42のゲート電極42Gと半導体チップ47の電極47Cとを、配線62GH2を通じて、電気的に接続する。
 配線62GH1と同様の構成により、配線62GH3は、半導体チップ43のゲート電極43Gと半導体チップ47の電極47Cとを、配線62GH3を通じて、電気的に接続する。
 配線62C1は、リード57と半導体チップ47の電極47Cとを電気的に接続するための配線である。配線62C1の一方の端部は、リード57上に設けられたプラグ部63上に位置してそのプラグ部63に電気的に接続され、配線62C1の他方の端部は、半導体チップ47の電極47C上に位置してその電極47Cに電気的に接続される。リード57と配線62C1との間に配置されたプラグ部63は、リード57と配線62C1とを電気的に接続する。これにより、リード57と半導体チップ47の電極47Cとが、プラグ部63および配線62C1を通じて、電気的に接続される。
 配線62C1と同様の構成により、配線62C2は、リード57と半導体チップ48の電極48Cとを、プラグ部63および配線62C2を通じて、電気的に接続する。
 封止部59の上面上には、配線62を覆うように絶縁層64が形成されている。封止部58と封止部59と絶縁層64とにより、半導体チップ41,42,43,44,45,46,47,48、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53、ゲート接続用導体部54,55,56および複数のリード57を封止する絶縁体部65が構成されている。ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53、ゲート接続用導体部54,55,56および複数のリード57は、少なくとも一部が絶縁体部65により封止されていればよいが、半導体チップ41,42,43,44,45,46,47,48は、絶縁体部65から露出されないことが好ましい。
 また、封止部59上に形成する配線層と絶縁層の層数を増やすこともできるが、その場合は、増やした絶縁層も封止用の絶縁体部65の一部を構成することになる。
 半導体装置1aにおいて、出力用導体部51,52,53は、図30の回路図における端子T51,T52,T53にそれぞれ対応しており、出力端子として機能する。ダイパッド49は、図30の回路図における端子T49に対応し、ダイパッド50は、図30の回路図における端子T50に対応している。
 次に、本実施の形態2の半導体装置1aの製造工程について、上記図31~図39と図40~図53を参照して説明する。図40~図53は、本実施の形態2の半導体装置1aの製造工程を示す断面図である。図40~図53のうち、図40、図42、図44、図46、図48、図50および図52は、各製造工程における、図29のB1-B1線に対応する半導体装置1aの断面図である。また、図41、図43、図45、図47、図49,図51および図53は、各製造工程における、図36と同じ切断線に対応する半導体装置1aの断面図である。
 まず、図40および図41に示されるように、リードフレームを準備する。リードフレームは、フレーム枠(ここでは図示せず)と、フレーム枠に連結されたダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53、ゲート接続用導体部54,55,56および複数のリード57を有している。リードフレームは、ポリイミドフィルム等のバックテープ(図示せず)に接着された状態で用いる。
 次に、図41および図42に示されるように、封止部58を形成する。封止部58が形成された段階では、図41および図42のように、封止部58の厚さは、ダイパッド49,50などよりも厚く、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53、ゲート接続用導体部54,55,56および複数のリード57は、側面だけでなく上面も、封止部58で覆われている。封止部58の下面側はバックテープに固定されているため、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53、ゲート接続用導体部54,55,56および複数のリード57の各下面は、封止部58の下面と面一になる。
 次に、図44および図45に示されるように、封止部58の上面を研磨することにより、封止部58の厚さを薄くする。これにより、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53、ゲート接続用導体部54,55,56および複数のリード57のそれぞれの上面が、封止部58から露出する。
 次に、図46および図47に示されるように、ダイボンディング工程を行う。ダイボンディング工程では、ダイパッド49上に半導体チップ41,42,43が搭載され、ダイパッド50上に半導体チップ44,45,46が搭載され、封止部58上に半導体チップ47,48が搭載される。
 ダイボンディング工程において、半導体チップ41,42,43と半導体チップ44,45,46とは、ダイパッドへの搭載時の上下(表裏)の向きが反対である。すなわち、半導体チップ41,42,43は、ソース電極41S,42S,43Sおよびゲート電極41G,42G,43Gが上を向き、ドレイン電極41D,42D,43Dがダイパッド49の上面に対向する向きで、ダイパッド49の上面上に導電性の接合材61Dを介して搭載する。半導体チップ44,45,46は、ドレイン電極44D,45D,46Dが上を向き、ソース電極44S,45S,46Sがダイパッド50の上面に対向し、かつ、ゲート電極44G,45G,46Gがゲート接続用導体部54,55,56の上面に対向する向きで、ダイパッド50の上面上に導電性の接合材61Sを介し、かつ、ゲート接続用導体部54,55,56の上面上に導電性の接合材61Gを介して、搭載する。半導体チップ47,48は、半導体チップ47,48の裏面が封止部58の上面に対向する向きで、封止部58の上面上に、絶縁性または導電性の接合材61Cを介して搭載する。接合材61D,61S,61Gとしては、導電性のペースト型接合材(例えば銀ペースト)や、あるいは半田材などを用いることができる。接合材61Cとしては、例えばDAF(Die Attach Film)を用いることができる。
 次に、図48および図49に示されるように、半導体チップ41,42,43,44,45,46,47,48を封止する封止部59を形成する。この段階では、半導体チップ41~48、およびその各電極41S~46S,41G~46G、41D~46D,47C,48Cは、封止部59で覆われており、封止部59から露出しない。
 次に、図48および図49に示されるように、例えばレーザー加工などにより封止部59に孔部を形成してから、その孔部内に電解めっき法などにより導電性のプラグ部63を形成する。プラグ部63は、リード57上と、出力用導体部51,52,53上と、ゲート接続用導体部54,55,56上に、それぞれ形成される。
 次に、図50および図51に示されるように、封止部59の上面を研磨して封止部59の厚さを薄くする。これに伴い、封止部59の上面から電極47C、48Cの上面とプラグ部63の上面とが露出した状態となる。
 次に、図50および図51に示されるように、封止部59にレーザー加工などを用いて開口部を形成する。封止部59の開口部は、半導体チップ41~46の各電極41S~43S、41G~43G、44D~46D上に、各電極が露出するように形成される。この段階でバックテープを引き剥がし、それにより封止部59の下面とダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53およびリード57の各下面とが露出する。
 次に、図52および図53に示されるように、配線62を形成する。配線62の形成法は、上記実施の形態1における配線26の形成法と同じであるので、その説明は省略する。上述のように、配線62は、配線62DS1~62DS3,62GH1~62GH3,62GL1~62GL3,62C1,62C2を含んでいる。
 次に、上記図35~図39に示されるように、封止部59の上面上に、配線62を覆うように、絶縁層64を形成する。絶縁層64は、絶縁体からなるが、例えば樹脂材料などからなる。
 その後、隣り合うパッケージ間をダイシングブレードにより切断することで、半導体装置1aを得ることができる。
 本実施の形態2の半導体装置1aにおいては、半導体チップ41,42,43と半導体チップ44,45,46とは上下(表裏)が逆向きで、ダイパッド上に搭載されている。すなわち、半導体チップ41,42,43は、ドレイン電極41D,42D,43Dがダイパッド49に対向する向きでダイパッド49上に搭載され、半導体チップ44,45,46は、ソース電極44S,45S,46Sがダイパッド50に対向する向きでダイパッド50上に搭載されている。そして、絶縁体部65内に、半導体チップ41のソース電極41Sと半導体チップ44のドレイン電極44Dとを電気的に接続する配線62DS1と、半導体チップ42のソース電極42Sと半導体チップ45のドレイン電極45Dとを電気的に接続する配線62DS2と、半導体チップ43のソース電極43Sと半導体チップ46のドレイン電極46Dとを電気的に接続する配線62DS3と、を形成している。これにより、上記実施の形態1で説明したような効果を得ることができる。
 すなわち、半導体チップ41,42,43のソース電極41S,42S,43Sと半導体チップ44,45,46のドレイン電極44D,45D,46Dとが、上側(ダイパッドと逆側)を向き、高さ位置が、概ね同じになる。このため、絶縁体部65内に形成された配線62DS1,62DS2,62DS3を用いて、半導体チップ41,42,43のソース電極41S,42S,43Sと半導体チップ44,45,46のドレイン電極44D,45D,46Dとを、それぞれ容易かつ的確に、電気的に接続することができる。接続に金属板を用いないことにより、半導体装置内に金属板を配置するために必要なスペースを確保する必要がなく、半導体装置の小型化(小面積化)を図ることができる。
 また、本実施の形態2では、互いに反対側の面にソース電極とドレイン電極とを有し、かつ直列に接続された2つの半導体チップを複数組搭載する形態として、3組搭載する構成を例示したが、半導体チップは2組でもよく、また、4組以上でも良い。
 (実施の形態3)
 図54~図58は、本実施の形態3の半導体装置1bの断面図である。図54は上記図35に相当し、図55は上記図36に相当し、図56は上記図37に相当し、図57は上記図38に相当し、図58は上記図39に相当するものである。
 図57は配線62GL1および配線62C2に沿う位置での半導体装置1bの断面図に対応している。配線62GL2および配線62C2に沿う位置での半導体装置1bの断面図、また、配線62GL3および配線62C2に沿う位置での半導体装置1bの断面図は、図57と符号が異なるものの、構造としては同様な為、図は省略する。
 図58は配線62GH1に沿う位置での半導体装置1bの断面図に対応している。配線62GH2に沿う位置での半導体装置1aの断面図、および配線62GH3に沿う位置での半導体装置1aの断面図は、図58と符号が異なるものの、構造としては同様な為、図は省略する。
 本実施の形態3の半導体装置1bが上記実施の形態2の半導体装置1aと相違している点について、以下に説明する。
 上記実施の形態2の半導体装置1aにおける封止部58と封止部59とを合わせたものが、本実施の形態3の半導体装置1bにおける封止部58aに対応している。そして、本実施の形態3では、半導体チップ47,48は、封止部58aの上面上に搭載されている。また、本実施の形態3では、絶縁層64は、封止部58aの上面上に、配線62および半導体チップ47,48を覆うように形成されている。封止部58a上に半導体チップ47,48を搭載していることを反映して、本実施の形態3における絶縁層64の厚さは、上記実施の形態2における絶縁層64の厚さよりも厚くなっている。本実施の形態3における絶縁体部65は、封止部58aと絶縁層64により構成される。
 また、本実施の形態3の場合は、半導体チップ47は、複数の電極47Cのそれぞれが、配線62GH1,62GH2,62GH3,62C1のいずれかの上に位置し、電気的に接続されている。また、半導体チップ48は、複数の電極48Cのそれぞれが、配線62GL1,62GL2,62GL3,62C2のいずれかの上に位置し、電気的に接続されている。これにより、上記実施の形態2と同様に、本実施の形態3においても、半導体チップ41,42,43のゲート電極41G,42G,43Gを配線62GH1,62GH2,62GH3を通じて半導体チップ47の電極47Cに電気的に接続することができ、また、リード57を、配線62C1を通じて半導体チップ47の電極47Cに電気的に接続することができる。また、半導体チップ44,45,46のゲート電極44G,45G,46Gを配線62GL1,62GL2,62GL3を通じて半導体チップ48の電極48Cに電気的に接続することができ、また、リード57を配線62C2を通じて半導体チップ48の電極48Cに電気的に接続することができる。
 本実施の形態3の半導体装置1bの他の構成は、上記実施の形態2の半導体装置1aと同様であるので、繰り返しの説明は省略する。
 次に、本実施の形態3の半導体装置1bの製造工程について説明する。図59~図66は、本実施の形態3の半導体装置1bの製造工程を示す断面図である。図59~図66のうち、図59、図61、図63および図65は、図50と切断線を同じくする各製造工程における断面図であり、図60、図62、図64および図66は、図53と切断線を同じくする各製造工程における断面図である。
 まず、図59および図60に示されるように、上記実施の形態2と同様のリードフレームを準備する。リードフレームは、フレーム枠と、フレーム枠に連結されたダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53、ゲート接続用導体部54,55,56および複数のリード57を有している。リードフレームは、ポリイミドフィルム等のバックテープ(図示せず)に接着された状態で用いる。
 次に、図59および図60に示されるように、ダイボンディング工程を行って、ダイパッド49上に半導体チップ41,42,43を搭載し、ダイパッド50上に半導体チップ44,45,46を搭載する。半導体チップ41,42,43および半導体チップ44,45,46のダイボンディングについては、本実施の形態3も上記実施の形態2と同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。但し、本実施の形態3の場合は、この段階では、半導体チップ47,48のダイボンディングは行わない。
 次に、図61および図62に示されるように、半導体チップ41,42,43,44,45,46、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53、ゲート接続用導体部54,55,56および複数のリード57を封止する封止部58aを形成する。この段階では、半導体チップ41,42,43,44,45,46およびその各電極は、封止部58aで覆われており、封止部58aから露出されない。封止部58aの下面側はバックテープで覆われているため、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53および複数のリード57の各下面は封止部58aの下面と面一になる。
 次に、図61および図62に示されるように、例えばレーザー加工などにより、出力用導体部51,52,53、ゲート接続用導体部54,55,56、および複数のリード57に達するように封止部58aに孔部を形成してから、その孔部内に電解めっき法などにより導電性のプラグ部63を形成する。
 次に、図63および図64に示されるように、封止部58aの上面を研磨して封止部59の厚さを薄くする。封止部58aの研磨工程を終了すると、封止部58aの上面からプラグ部63の上面が露出した状態となる。
 次に、図63および図64に示されるように、封止部58aにレーザー加工などを用いて開口部を形成する。封止部58aの開口部は、半導体チップ41~46の各電極41S~43S,41G~43G,44D~46D上に、各電極が封止部58aから露出するように形成する。この段階でバックテープを引き剥がし、それにより封止部58aの下面とダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53およびリード57の各下面とが露出する。
 次に、図65および図66に示されるように、配線62を形成する。配線62の形成法は、上記実施の形態1における配線26や上記実施の形態2における配線62の形成法と基本的には同じであるので、ここではその説明は省略する。上記実施の形態2と同様に、本実施の形態においても、配線62は、配線62DS1,62DS2,62DS3,62GH1,62GH2,62GH3,62GL1,62GL2,62GL3,62C1,62C2を含んでいる。
 次に、図65および図66に示されるように、ダイボンディング工程を行って、封止部58a上に半導体チップ47(図示せず),48を搭載する。半導体チップ47,48の電極47C,48Cが封止部58aに対向する向きで、半導体チップ47,48を封止部58a上に搭載する。半導体チップ47の複数の電極47Cと、配線62GH1,62GH2,62GH3,62C1とが、それぞれ電気的に接続され、半導体チップ48の複数の電極48Cと、配線62GL1,62GL2,62GL3,62C2とが、それぞれ電気的に接続される。
 次に、上記図54~図58に示されるように、封止部58aの上面上に、配線62および半導体チップ47,48を覆うように、絶縁層64を形成する。
 その後、隣り合うパッケージ間をダイシングブレードにより切断することで、半導体装置1bを得ることができる。
 本実施の形態3では、制御用の半導体チップ47,48はどちらもフェイスダウンでフリップチップ接続している。このため、半導体チップ47,48に対してフリップチップ接続することが望まれる場合は、本実施の形態3を適用することが好ましい。一方、上記実施の形態2では、制御用の半導体チップ47,48はどちらもフェイスアップ接続しており、封止部59上に半導体チップ47,48を搭載していないため、絶縁層64の厚さを比較的薄くすることができる。このため、半導体装置全体の厚さを薄くすることができる。
 (実施の形態4)
 図67~図71は、本実施の形態4の半導体装置1cの断面図である。図72および図73は、本実施の形態4の半導体装置1cの平面透視図である。図72には、配線62が示されており、半導体チップ41,42,43,44,45,46,47,48の位置を点線で示してある。また、図73には、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53、リード57、配線62GL1,62GL2,62GL3,62C2、プラグ部63および導体パターン66が示されており、半導体チップ41,42,43,44,45,46,47,48の位置を点線で示してある。
 なお、図70は配線62GL1、配線62C2に沿う位置での半導体装置1cの断面図に対応している。配線62GL2,配線62C2に沿う位置での半導体装置1cの断面図は、図70と符号は異なるものの、構造としては類似する為、図示を省略する。同様に、配線62GL3,配線62C2に沿う位置での半導体装置1cの断面図も、図示を省略する。また、図71は配線62GH1、配線62C1に沿う位置での半導体装置1cの断面図に対応している。配線62GH2、配線62C1に沿う位置での半導体装置1cの断面図は、図71と符号は異なるものの、構造としては類似する為、図示を省略する。同様に、配線62GH3、配線62C1に沿う位置での半導体装置1cの断面図は、も、図示を省略する。
 本実施の形態4の半導体装置1cが上記実施の形態2の半導体装置1aと相違している点について、以下に説明する。
 上記実施の形態2の場合は、制御用の半導体チップ47,48は、両方とも、封止部58上に搭載されていた。それに対して、本実施の形態4では、制御用の半導体チップ47,48のうち、一方の半導体チップ47については、封止部58上に搭載し、他方の半導体チップ48については、導体パターン66上に搭載されている。これに伴い、半導体チップ44,45,46のゲート電極44G,45G,46Gを半導体チップ48の電極48Cに電気的に接続するための配線62GL1,62GL2,62GL3と、半導体チップ48の電極48Cをリード57に電気的に接続するための配線62C2とは、封止部59上ではなく、封止部58上(すなわち封止部58と封止部59との間)に形成している。
 本実施の形態4では、封止部58の上面上に、配線62GL1,62GL2,62GL3,62C2とチップ搭載用の導体パターン66とが形成されている。そして、半導体チップ47は、半導体チップ47の電極47Cが上方を向き、半導体チップ47の裏面が導体パターン66(封止部58)に対向する向きで、導体パターン66上に半田などの接合材61Cを介して搭載されて固定されている。半導体チップ48は、半導体チップ48の電極48Cが封止部58に対向する向きで、封止部58上に搭載され、複数の電極48Cのそれぞれは、配線62GL1,62GL2,62GL3,62C2のいずれかの上に位置し、導電性の接合材61aを介して電気的に接続されている。
 本実施の形態4の場合は、ゲート接続用導体部は形成されていない。半導体チップ44~46のゲート電極44G~46Gは、プラグ部を経由せず、配線62GL1~62GL3を通じて半導体チップ48の電極48Cと電気的に接続される。リード57と半導体チップ48の電極48Cは、プラグ部を経由せず、配線62C2を通じて電気的に接続される。
 本実施の形態4の半導体装置1cの他の構成は、上記実施の形態2の半導体装置1aとほぼ同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
 次に、本実施の形態4の半導体装置1cの製造工程について説明する。図74~図82は、本実施の形態4の半導体装置1cの製造工程を示す断面図である。図74~図82のうち、図74、図77および図80は、上記図67に対応する断面が示され、図75、図78および図81は、上記図70に対応する断面が示され、図76、図79および図82は、上記図71に対応する断面が示されている。
 まず、リードフレームを準備する。本実施の形態4の場合は、リードフレームは、フレーム枠(ここでは図示せず)と、フレーム枠に連結されたダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53、および複数のリード57を有しているが、ゲート接続用導体部は、有していない。それから、上記実施の形態2の上記図42および図43のように封止部58を形成してから、封止部58の上面を研磨することにより、封止部58の厚さを薄くする。これにより、図74~図76に示されるように、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53および複数のリード57のそれぞれの上面が、封止部58から露出する。
 次に、図77~図79に示されるように、金属層70を形成する。封止部58上に形成された金属層70により、配線62GL1,62GL2,62GL3,62C2および導体パターン66が形成される。また、金属層70は、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53およびリード57上にも形成される。この工程は、上記実施の形態1で説明した配線26形成工程とほぼ同様に行うことができるので、ここではその説明は省略する。以降の図80~図82では、簡略化のために、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53およびリード57のそれぞれ上に形成された金属層70を、分けて示さずに、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53およびリード57に含めてある(上記図67~図71も同様)。
 次に、図80~図82に示されるように、ダイボンディング工程を行う。ダイボンディング工程では、ダイパッド49上に半導体チップ41,42,43が搭載され、ダイパッド50上に半導体チップ44,45,46が搭載され、封止部58上に半導体チップ47,48が搭載される。半導体チップ41,42,43は、ドレイン電極41D,42D,43Dがダイパッド49の上面に対向する向きで搭載され、ドレイン電極41D,42D,43Dは導電性の接合材61Dを介してダイパッド49に電気的に接続される。半導体チップ44,45,46は、ソース電極44S,45S,46Sがダイパッド50の上面に対向する向きで搭載され、ソース電極44S,45S,46Sは導電性の接合材61Sを介してダイパッド50に電気的に接続される。半導体チップ44,45,46のゲート電極44G,45G,46Gは、配線62GL1,62GL2,62GL3に半田などの導電性の接合材61Gを介して電気的に接続される。半導体チップ47は、半導体チップ47の裏面が導体パターン66(封止部58)の上面に対向する向きで、導体パターン66の上面上に、半田などの接合材61Cを介して搭載する。半導体チップ48は、半導体チップ48の表面(電極48Cが形成された側の主面)が封止部58の上面に対向する向きで、封止部58の上面上に、搭載する。半導体チップ48の複数の電極48Cのそれぞれは、配線62GL1,62GL2,62GL3,62C2のいずれかに電気的に接続される。
 その後の工程は、上記実施の形態2と概ね同じである。すなわち、図67~図71からも分かるように、まず半導体チップ41,42,43,44,45,46,47,48を覆うように封止部59を形成してから、封止部59に孔部を形成してその孔部内にプラグ部63を形成する。それから、封止部59の上面を研磨して封止部59の厚さを薄くすることで、封止部59の上面から半導体チップ47の電極47Cとプラグ部63の上面とを露出させる。更に、半導体チップ41,42,43のソース電極41S,42S,43Sおよびゲート電極41G,42G,43Gと、半導体チップ44,45,46のドレイン電極44D,45D,46Dの上で封止部59に開口部を設けて、各電極を露出させる。それから、配線62DS1,62DS2,62DS3,62GH1,62GH2,62GH3,62C2を形成する。そして、封止部59の上面上に、配線62を覆うように、絶縁層64を形成してから、隣り合うパッケージ間をダイシングブレードにより切断することで、半導体装置1cを得ることができる。
 本実施の形態4では、半導体チップ41,42,43のゲート電極41G,42G,43Gと半導体チップ47の電極47Cとを電気的に接続するのに、プラグ部63は必要なく、また、半導体チップ44,45,46のゲート電極44G,45G,46Gと半導体チップ48の電極48Cとを電気的に接続するのにも、プラグ部63は必要なくなる。このため、半導体チップ間の電気的な接続に必要な構造を単純化することができる。このため、半導体装置の小型化にも有利となる。
 (実施の形態5)
 本実施の形態5は、上記実施の形態4の半導体装置1cに、更に上層の配線を追加し、半導体装置上に電子部品を搭載できるようにした変形例である。図83および図84は、本実施の形態5の半導体装置1dの断面図であり、図83は上記図67に相当し、図84は上記図71に相当するものである。
 絶縁層64よりも下の構造については、本実施の形態5の半導体装置1dは、上記実施の形態4の半導体装置1cと同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
 図83および図84にも示されるように、本実施の形態5の半導体装置1dにおいては、絶縁層64上に、更に配線層が1層以上形成されている。図83および図84の場合は、絶縁層64上に配線72が形成され、絶縁層64上に、配線72を覆うように絶縁層73が形成され、絶縁層73上に配線75が形成されている。配線72は、絶縁層64に設けられた開口部71(配線62を露出する開口部71)を通じて配線62と電気的に接続されている。配線75は、絶縁層73に設けられた開口部74(配線72を露出する開口部74)を通じて配線72と電気的に接続されている。半導体装置1d上、すなわち半導体装置1dの配線75上には、電子部品77が搭載される。図83および図84の場合は、電子部品77aと電子部品77bが搭載されているが、搭載される電子部品の数は任意である。電子部品77の電極は、半田などの導電性の接合材76を介して、配線75に電気的に接続される。これにより、電子部品77を、配線62を経由して半導体装置1dが内蔵する半導体チップ41,42,43,44,45,46,47,48のいずれかに電気的に接続することができる。電子部品77としては、例えばコイルやコンデンサなどを用いることができる。
 本実施の形態5では、半導体装置上に他の電子部品を搭載することができるため、半導体装置を実装する実装基板などにおいて、その電子部品を搭載するのに必要なスペースが不要となる。
 図83および図84に示される半導体装置1dは、実施の形態4の半導体装置1cをベースにしているが、実施の形態4以外の実施の形態の半導体装置をベースにすることもできる。
 (実施の形態6)
 これまでは、リードフレームを用いる実施の形態について説明したが、本実施の形態6では、リードフレームを用いずに半導体装置を製造する場合について説明する。図85~図99は、本実施の形態6の半導体装置の製造工程を示す断面図である。図85~図99のうち、図85、図88、図91、図94および図97は、上記図67に相当する断面が示され、図86、図89、図92、図95および図98は、上記図70に相当する断面が示され、図87、図90、図93、図96および図99は、上記図71に対応する断面が示されている。
 まず、図85~図87に示されるように、金属板81を準備する。金属板81は、ベースとなる金属層(金属基板)81aと、金属層81aの上面上に形成された金属層81bとからなる。金属層81bは、金属層81aよりも薄い。また、金属層81aと金属層81bとは、互いに異なる金属材料からなる。金属層81bは、後で金属層81aをエッチングする際のエッチングストッパ層として機能する。
 次に、金属板81の上面上に、すなわち金属板81を構成する金属層81b上に、金属パターン82を形成する。金属パターン82を形成する工程は、上記実施の形態1で説明した配線26形成工程とほぼ同様に行うことができるので、ここではその説明は省略する。
 金属パターン82は、好ましくは金属層81aと同種の金属材料からなる。例えば、金属層81aと金属パターン82は、いずれも銅または銅合金からなる。金属層81bは、例えばチタン層とすることができる。金属層81aは、金属パターン82よりも厚いことが、好ましい。
 金属パターン82は、ダイパッド49,50となる部分、出力用導体部51~53となる部分、リード57となる部分、配線62のそれぞれとなる部分を、含んでいる。
 次に、図88~図90に示されるように、ダイボンディング工程を行う。
 ダイボンディング工程では、半導体チップ41,42,43は、ドレイン電極41D,42D,43Dを、金属パターン82のうちダイパッド49となる部分に、半田などの導電性の接合材61Dを介して接続する。また、半導体チップ44,45,46は、ソース電極44S,45S,46Sを、金属パターン82のうちダイパッド50となる部分に、半田などの導電性の接合材61Sを介して接続する。また、半導体チップ44,45,46のゲート電極44G,45G,46Gは、金属パターン82のうち配線62GL1,62GL2,62GL3となる部分に、半田などの導電性の接合材61Gを介して接続する。
 また、半導体チップ47,48は、半導体チップ47,48の表面(電極47C,48Cが形成された側の主面)が金属板81に対向する向きで、電極47Cを金属パターン82のうち配線62GH1,62GH2,62GH3,62C1となる部分に、電極48Cを金属パターン82のうち配線62GL1,62GL2,62GL3,62C2となる部分に、半田などの導電性の接合材61aを介して電気的に接続する。
 ダイボンディング工程の後、絶縁層64形成工程までは、本実施の形態6も上記実施の形態4と概ね同じである。すなわち、図91~図93からも分かるように、まず半導体チップ41,42,43,44,45,46,47,48を覆うように封止部59を形成してから、封止部59に孔部を形成してその孔部内にプラグ部63を形成する。それから、封止部59の上面を研磨して封止部59の厚さを薄くしてから、各電極上において封止部59に開口部を形成することで、その開口部から半導体チップ41,42,43のソース電極41S,42S,43Sおよびゲート電極41G,42G,43Gと、半導体チップ44,45,46のドレイン電極44D,45D,46Dとを露出させる。それから、配線62を形成する。配線62は、配線62DS1,62DS2,62DS3,62GH1,62GH2,62GH3を含んでいる。配線62の形成法は、上記実施の形態4などと同様である。そして、封止部59の上面上に、配線62を覆うように、絶縁層64を形成する。この段階が、図91~図93に対応している。
 次に、金属板81の下面上にレジストパターン(図示せず)を形成してから、金属板81の下面側から、レジストパターンで覆われない部分の金属板81をエッチングして除去する。その後、レジストパターンを除去した段階が、図94~図96である。エッチングの際は、まず、金属層81bをエッチングストッパとして用いて金属層81aをエッチングし、その後、露出した金属層81bをエッチングする。これにより、金属板81が部分的に除去され、残存する金属板81とその上の金属パターン82とにより、ダイパッド49、ダイパッド50、出力用導体部51,52,53、リード57を構成する。配線62GH1~62GH3、配線62GL1~62GL1,および配線62C1,62C2のうちリード57が形成されていない部分の下には、金属板81は残存していない。
 次に、図97~図99に示されるように、絶縁体からなる封止部58を形成する。封止部58は、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53、およびリード57のそれぞれの側面と、配線62GL1,62GL2,62GL3,62GH1,62GH2,62GH3,62C1,62C2のそれぞれの下面と、封止部59の露出する下面とを覆うように、形成される。封止部58の下面では、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53、およびリード57の各下面が露出される。あるいは、各下面を覆うように封止部58を形成したのち、研磨することで露出させても良い。
 本実施の形態6では、半導体チップ47,48の両方をフェイスダウンで接続している。半導体チップ41,42,43のゲート電極41G,42G,43Gを半導体チップ47の電極47Cに電気的に接続する配線62GH1,62GH2,62GH3は、配線62と金属パターン82から構成されており、両者はプラグ部63を介して電気的に接続されている。例えば、配線62により形成された配線62GH1の一方の端部は、半導体チップ41のゲート電極41Gに接続され他方の端部はプラグ部63に接続されており、金属パターン82により形成された配線62GH1の一方の端部は半導体チップ47の電極47Cに接続され、他方の端部はプラグ部63に接続されている。配線62GH2や配線62GH3についても同様である。
 また、本実施の形態6の変形例として、半導体チップ47,48の一方または両方をフェイスアップボンディングしても良い。
 (実施の形態7)
 本実施の形態7でも、リードフレームを用いない半導体装置について説明する。図100~図114は、本実施の形態7の半導体装置の製造工程を示す断面図である。図100~図114のうち、図100、図103、図106、図109および図112は、上記図67に相当する断面が示され、図101、図104、図107、図110および図113は、上記図70に相当する断面が示され、図102、図105、図108、図111および図114は、上記図71に対応する断面が示されている。
 まず、図100~図102に示されるように、絶縁基板91を準備する。絶縁基板91は、例えばガラス基板を用いることができる。絶縁基板91の上面全体に、必要に応じて、シード層用の金属層を形成しておいてもよい。
 次に、図100~図102に示されるように、絶縁基板91上に金属パターン92を形成する。例えば、絶縁基板91上にレジストパターン(図示せず)を形成してから、絶縁基板91の上面のうち、レジストパターンで覆われていない領域に金属層を電解めっき法により形成することにより、金属パターン92を形成する。金属パターン92は、例えば、銅または銅合金からなる。その後、レジストパターンは除去する。金属パターン92は、ダイパッド49,50となる部分、出力用導体部51~53となる部分、リード57となる部分を、含んでいる。
 次に、金属パターン92を覆うように封止部58を形成してから封止部58の上面を研磨することにより、図103~図105に示されるように、金属パターン92の上面が、封止部58から露出する。
 次に、図106~図108に示されるように、金属層93を形成する。この工程は、上記実施の形態4の金属層70形成工程と同様に行うことができる。封止部58上に形成された金属層93により、配線62GL1,62GL2,62GL3,62C2および導体パターン66が形成される。また、金属層93は、金属パターン92上にも形成される。金属パターン92とその上の金属層93とにより、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53およびリード57が形成される。以降の図109~図114では、簡略化のために、ダイパッド49,50、出力用導体部51,52,53およびリード57について、金属パターン92と金属層93とを分けて示さずに、一体化して示してある。
 次に、上記実施の形態4と同様に、ダイボンディング工程から絶縁層64を形成する工程までを行うことにより、図109~図111の構造が得られる。この間の工程は、本実施の形態7も上記実施の形態4とほぼ同様であるので、ここではその繰り返しの説明は省略する。
 次に、図112~図114に示されるように、絶縁基板91とその上の構造体とを分離する。上述したシード層用の金属層を形成していた場合は、この分離工程後に、エッチングにより除去することができる。このようにして、半導体装置を製造することができる。
 本実施の形態6の製造工程は、上記実施の形態4だけでなく、それ以外の実施形態に適用することもできる。
 以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
1,1a,1b,1c,1d 半導体装置
2,3,4 半導体チップ
2D,3D ドレイン電極
2G,3G ゲート電極
2S,3S ソース電極
4C 電極
5,6,7 ダイパッド
6G ゲート接続用導体部
8 リード
9 封止部
10C,10D,10G,10S 接合材
12,13 パワーMOSFET
14 制御回路
21 孔部
22 プラグ部
23 開口部
24a,24b 金属膜
25 レジストパターン
26,26DS,26GL,26GH,26C1,26C2,26C3 配線
27 絶縁層
28 絶縁体部
29 開口部
30,30C,30DS 配線
31 電子部品
41,42,43,44,45,46,47,48 半導体チップ
41a,42a,43a,44a,45a,46a パワーMOSFET
47a,48a 制御回路
41D,42D,43D,44D,45D,46D ドレイン電極
41G,42G,43G,44G,45G,46G ゲート電極
41S,42S,43S,44S,45S,46S ソース電極
47C,48C 電極
49,50 ダイパッド
51,52,53 出力用導体部
54,55,56 ゲート接続用導体部
57 リード
58,59 封止部
61a,61C,61D,61G,61S 接合材
62,62C1,62C2,62DS1,62DS2,6sDS3,62GH1,62GH2,62GH3,62GL1,62GL2,62GL3 配線
63 プラグ部
64 絶縁層
65 絶縁体部
71 開口部
72 配線
73 絶縁層
74 開口部
75 配線
76 接合材
77 電子部品
81 金属板
81a,81b 金属層
82 金属パターン
91 絶縁基板
92 金属パターン
93 金属層

Claims (16)

  1.  第1チップ搭載部と、
     第2チップ搭載部と、
     主面および前記主面とは反対側の裏面を有し、前記第1チップ搭載部上に搭載された第1半導体チップと、
     主面および前記主面とは反対側の裏面を有し、前記第2チップ搭載部上に搭載された第2半導体チップと、
     前記第1チップ搭載部の少なくとも一部と、前記第2チップ搭載部の少なくとも一部と、前記第1半導体チップと、前記第2半導体チップとを封止する絶縁体部と、
     を備える半導体装置であって、
     前記第1半導体チップは、前記第1半導体チップの前記主面側に形成されたソース電極および前記第1半導体チップの前記裏面側に形成されたドレイン電極を有し、かつ、前記ドレイン電極が前記第1チップ搭載部に対向する向きで前記第1チップ搭載部上に搭載され、
     前記第2半導体チップは、前記第2半導体チップの前記主面側に形成されたソース電極および前記第2半導体チップの前記裏面側に形成されたドレイン電極を有し、かつ、前記ソース電極が前記第2チップ搭載部に対向する向きで前記第2チップ搭載部上に搭載され、
     前記絶縁体部内に、前記第1半導体チップの前記ソース電極と前記第2半導体チップの前記ドレイン電極とを電気的に接続する第1配線が形成されている、半導体装置。
  2.  請求項1記載の半導体装置において、
     前記絶縁体部によって封止され、かつ複数の電極を有する第3半導体チップを更に備え、
     前記第1半導体チップは、前記第1半導体チップの前記主面側に形成されたゲート電極を更に有し、
     前記第2半導体チップは、前記第2半導体チップの前記主面側に形成されたゲート電極を更に有し、
     前記絶縁体部内に、前記第3半導体チップの前記複数の電極のうちの第1電極と前記第1半導体チップの前記ゲート電極とを電気的に接続する第2配線が形成されている、半導体装置。
  3.  請求項2記載の半導体装置において、
     前記第1配線と前記第2配線とは、同層に形成されている、半導体装置。
  4.  請求項2記載の半導体装置において、
     少なくとも一部が前記絶縁体部によって封止され、かつ前記第3半導体チップを搭載する第3チップ搭載部を更に備える、半導体装置。
  5.  請求項2記載の半導体装置において、
     前記絶縁体部内に、前記第3半導体チップの前記複数の電極のうちの第2電極と前記第2半導体チップの前記ゲート電極とを電気的に接続する第3配線が形成されている、半導体装置。
  6.  請求項5記載の半導体装置において、
     前記絶縁体部によって封止され、前記第2半導体チップの前記ゲート電極と対向し、かつ電気的に接続されたゲート接続用導体部と、
     前記ゲート接続用導体部と前記第3配線との間に配置され、かつ、前記ゲート接続用導体部と前記第3配線とを電気的に接続する導電性の第1プラグ部と、
     を更に備え、
     前記第2半導体チップの前記ゲート電極は、前記ゲート接続用導体部、前記第1プラグ部および前記第3配線を介して、前記第3半導体チップの前記第2電極と電気的に接続されている、半導体装置。
  7.  請求項6記載の半導体装置において、
     前記第1配線と前記第3配線とは、同層に形成されている、半導体装置。
  8.  請求項2記載の半導体装置において、
     少なくとも一部が前記絶縁体部によって封止されたリードを更に備え、
     前記絶縁体部内に、前記第3半導体チップの前記複数の電極のうちの第3電極と前記リードとを電気的に接続する第4配線が形成されている、半導体装置。
  9.  請求項8記載の半導体装置において、
     前記リードと前記第4配線との間に配置され、かつ、前記リードと前記第4配線とを電気的に接続する導電性の第2プラグ部を更に備え、
     前記リードは、前記第2プラグ部および前記第4配線を介して、前記第3半導体チップの前記第3電極と電気的に接続されている、半導体装置。
  10.  請求項9記載の半導体装置において、
     前記第1配線と前記第4配線とは、同層に形成されている、半導体装置。
  11.  請求項2記載の半導体装置において、
     前記絶縁体部の裏面において、前記第1チップ搭載部と前記第2チップ搭載部とが露出している、半導体装置。
  12.  請求項2記載の半導体装置において、
     前記第3半導体チップには、前記第1半導体チップおよび前記第2半導体チップを制御する制御回路が形成されている、半導体装置。
  13.  請求項12記載の半導体装置において、
     前記第1半導体チップには、ハイサイドスイッチ用の電界効果トランジスタが形成され、
     前記第2半導体チップには、ロウサイドスイッチ用の電界効果トランジスタが形成されている、半導体装置。
  14.  請求項1記載の半導体装置において、
     前記絶縁体部によって封止され、主面および前記主面とは反対側の裏面を有し、前記第1チップ搭載部上に搭載された第4半導体チップと、
     前記絶縁体部によって封止され、主面および前記主面とは反対側の裏面を有し、前記第2チップ搭載部上に搭載された第5半導体チップと、
     を更に備え、
     前記第4半導体チップは、前記第4半導体チップの前記主面側に形成されたソース電極および前記第4半導体チップの前記裏面側に形成されたドレイン電極を有し、かつ、前記ドレイン電極が前記第1チップ搭載部に対向する向きで前記第1チップ搭載部上に搭載され、
     前記第5半導体チップは、前記第5半導体チップの前記主面側に形成されたソース電極および前記第5半導体チップの前記裏面側に形成されたドレイン電極を有し、かつ、前記ソース電極が前記第2チップ搭載部に対向する向きで前記第2チップ搭載部上に搭載され、
     前記絶縁体部内に、前記第4半導体チップの前記ソース電極と前記第5半導体チップの前記ドレイン電極とを電気的に接続する第5配線が形成されている、半導体装置。
  15.  請求項14記載の半導体装置において、
     前記絶縁体部によって封止され、主面および前記主面とは反対側の裏面を有し、前記第1チップ搭載部上に搭載された第6半導体チップと、
     前記絶縁体部によって封止され、主面および前記主面とは反対側の裏面を有し、前記第2チップ搭載部上に搭載された第7半導体チップと、
     を更に備え、
     前記第6半導体チップは、前記第6半導体チップの前記主面側に形成されたソース電極および前記第6半導体チップの前記裏面側に形成されたドレイン電極を有し、かつ、前記ドレイン電極が前記第1チップ搭載部に対向する向きで前記第1チップ搭載部上に搭載され、
     前記第7半導体チップは、前記第7半導体チップの前記主面側に形成されたソース電極および前記第7半導体チップの前記裏面側に形成されたドレイン電極を有し、かつ、前記ソース電極が前記第2チップ搭載部に対向する向きで前記第2チップ搭載部上に搭載され、
     前記絶縁体部内に、前記第6半導体チップの前記ソース電極と前記第7半導体チップの前記ドレイン電極とを電気的に接続する第6配線が形成されている、半導体装置。
  16.  請求項15記載の半導体装置において、
     前記絶縁体部によって封止され、かつ複数の電極を有する第8半導体チップと、
     前記絶縁体部によって封止され、かつ複数の電極を有する第9半導体チップと、
     を更に備え、
     前記第8半導体チップは、前記第1半導体チップ、前記第4半導体チップおよび前記第6半導体チップを制御する第1制御回路を含み、
     前記第9半導体チップは、前記第2半導体チップ、前記第5半導体チップおよび前記第8半導体チップを制御する第2制御回路を含む、半導体装置。
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