WO2024127935A1 - 半導体装置、半導体モジュール、および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置、半導体モジュール、および半導体装置の製造方法 Download PDF

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WO2024127935A1
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layer
wiring
semiconductor device
drain
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PCT/JP2023/042037
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勇 西村
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ローム株式会社
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  • This disclosure relates to a semiconductor device, a semiconductor module, and a method for manufacturing a semiconductor device.
  • a semiconductor device that includes a substrate on which a conductive layer is formed and a number of switching elements mounted on the substrate, with the switching elements being electrically connected to the conductive layer by wires (see, for example, Patent Document 1).
  • the wires are formed into a mountain shape on the top surface of each switching element and then bonded to the conductive layer. For this reason, there is room for improvement in reducing the height of the semiconductor device.
  • a semiconductor device includes a first sealing resin having a sealing surface and a sealing back surface facing the opposite side to the sealing surface, and a plurality of GaN units arranged in the first sealing resin at a distance from each other in a first direction perpendicular to the thickness direction of the first sealing resin, the GaN units including a substrate having a substrate surface facing the same side as the sealing surface and a substrate back surface facing the same side as the sealing back surface, GaN transistors arranged on the substrate surface side, and posts arranged on the source pad, drain pad, and gate pad of each of the GaN transistors and exposed from the first sealing resin, the posts including a source post formed on the source pad of one of the two GaN units adjacent to each other in the first direction, and a drain post formed on the drain pad of the other of the two GaN units adjacent to each other in the first direction, and a connection wiring layer arranged on the sealing surface electrically connecting the source post and the drain post to each other.
  • a semiconductor module includes a support substrate, the semiconductor device disposed on the support substrate, a drive chip disposed on the support substrate and electrically connected to the semiconductor device, a control chip disposed on the support substrate and electrically connected to the drive chip, and a second sealing resin that seals the semiconductor device, the control chip, and the drive chip.
  • a method for manufacturing a semiconductor device includes preparing a wafer having a wafer front surface and a wafer back surface, including a plurality of chip formation regions in which GaN transistors are formed on the wafer front surface side, forming grooves between adjacent chip formation regions, forming posts on the source pad, drain pad, and gate pad of each of the GaN transistors, forming a resin layer on the wafer that fills the grooves and exposes the upper surfaces of the posts, and grinding the wafer from the wafer back surface to expose the resin layer in the grooves, thereby electrically isolating the wafer for each chip formation region to form a substrate in which the GaN transistors are formed, the posts including a source post and a drain post, forming the source post on the source pad of one of the two adjacent chip formation regions and forming the drain post on the drain pad of the other, and forming a connection wiring layer on the upper surface of the resin layer that electrically connects the source post and the drain post to each other.
  • the above-mentioned semiconductor device, semiconductor module, and method for manufacturing a semiconductor device can reduce the height of the semiconductor device.
  • FIG. 1 is a perspective view of an exemplary semiconductor device according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view illustrating an exemplary internal structure of the semiconductor device of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of one GaN unit in the semiconductor device of FIG.
  • FIG. 4 is a rear view of the semiconductor device of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a GaN transistor of the semiconductor device of FIG.
  • FIG. 6 is a schematic plan view of the GaN transistor of FIG.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device taken along line F7-F7 in FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device taken along line F8-F8 in FIG.
  • FIG. 9 is a circuit diagram of the semiconductor device of FIG. FIG.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing an internal structure of an exemplary semiconductor module according to an embodiment.
  • FIG. 11 is an enlarged view of the semiconductor device and its periphery in the semiconductor module of FIG. 12 is a rear view of the semiconductor module of FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor module taken along line F13-F13 in FIG.
  • FIG. 14 is a circuit diagram showing a part of the circuit configuration of the semiconductor module of FIG. 15A to 15C are schematic cross-sectional views showing exemplary manufacturing steps for the semiconductor device of FIG.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG. FIG.
  • FIG. 18 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing process subsequent to FIG.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG.
  • FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG.
  • FIG. 23 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG.
  • FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG.
  • FIG. 25 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG.
  • FIG. 26 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG.
  • FIG. 27 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG.
  • FIG. 28 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG.
  • FIG. 29 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG.
  • FIG. 30 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG.
  • FIG. 31 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG.
  • FIG. 32 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG.
  • FIG. 33 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step subsequent to FIG. FIG.
  • FIG. 34 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step following FIG.
  • FIG. 35 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step following FIG.
  • FIG. 36 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step following FIG.
  • FIG. 37 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step following FIG.
  • FIG. 38 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step following FIG.
  • FIG. 39 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step following FIG.
  • FIG. 40 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step following FIG.
  • FIG. 41 is a schematic cross-sectional view showing an exemplary manufacturing step following FIG.
  • FIG. 42 is a schematic plan view showing an exemplary manufacturing step following FIG. FIG.
  • FIG. 43 is a perspective view of a semiconductor device according to a modified example.
  • FIG. 44 is an exemplary schematic plan view showing the internal structure of the semiconductor device of FIG.
  • FIG. 45 is a rear view of the semiconductor device of FIG.
  • FIG. 46 is a schematic cross-sectional view of a GaN transistor in a semiconductor device according to a modified example.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a semiconductor device 10 according to an embodiment.
  • the semiconductor device 10 includes a first sealing resin 60 having a rectangular plate shape, and an external wiring layer 50 exposed from the first sealing resin 60.
  • the thickness direction of the first sealing resin 60 is defined as the "Z direction”.
  • Two directions perpendicular to the Z direction are defined as the "X direction” and the "Y direction”.
  • "plan view” refers to the semiconductor device 10 being viewed from the thickness direction (Z direction) of the first sealing resin 60.
  • the first sealing resin 60 has a rectangular shape with the X direction being the longitudinal direction and the Y direction being the lateral direction.
  • the first sealing resin 60 has a sealing surface 60U and a sealing back surface 60R that face opposite each other in the Z direction, and first to fourth sealing side surfaces 60SA to 60SD that intersect with the sealing surface 60U and the sealing back surface 60R.
  • both the sealing surface 60U and the sealing back surface 60R are formed as planes perpendicular to the Z direction.
  • the first to fourth sealing side surfaces 60SA to 60SD are planes perpendicular to the sealing surface 60U and the sealing back surface 60R.
  • the first sealing side surface 60SA and the second sealing side surface 60SB form both end surfaces of the first sealing resin 60 in the X direction
  • the third sealing side surface 60SC and the fourth sealing side surface 60SD form both end surfaces of the first sealing resin 60 in the Y direction.
  • the external wiring layer 50 is exposed from the sealing surface 60U.
  • the external wiring layer 50 is provided on the sealing surface 60U.
  • the external wiring layer 50 includes a connection wiring layer 51, a drain wiring layer 52, a source wiring layer 53, a first gate wiring layer 54, and a second gate wiring layer 55.
  • a plurality of connection wiring layers 51, a drain wiring layer 52, a source wiring layer 53, a first gate wiring layer 54, and a second gate wiring layer 55 are provided (three in the example of FIG. 1).
  • the connection wiring layer 51, the drain wiring layer 52, the source wiring layer 53, the first gate wiring layer 54, and the second gate wiring layer 55 are provided at a distance from each other in a direction perpendicular to the thickness direction of the first sealing resin 60. In the example of FIG.
  • connection wiring layer 51 three sets of the connection wiring layer 51, the drain wiring layer 52, the source wiring layer 53, the first gate wiring layer 54, and the second gate wiring layer 55 arranged at a distance from each other in the Y direction are arranged at a distance from each other in the X direction.
  • the drain wiring layer 52, the first gate wiring layer 54, the connection wiring layer 51, the second gate wiring layer 55, and the source wiring layer 53 are arranged in this order from the fourth sealing side 60SD toward the third sealing side 60SC.
  • connection wiring layers 51 are disposed in the center of the first sealing resin 60 in the Y direction.
  • the multiple connection wiring layers 51 are aligned with each other in the Y direction and spaced apart from each other in the X direction.
  • Each connection wiring layer 51 is formed in a rectangular shape in plan view.
  • the multiple drain wiring layers 52 are disposed at the end of the first sealing resin 60 closer to the fourth sealing side surface 60SD in the Y direction.
  • the multiple drain wiring layers 52 are aligned with each other in the Y direction and spaced apart from each other in the X direction.
  • Each drain wiring layer 52 is formed in a strip shape extending in the X direction in a plan view.
  • the multiple source wiring layers 53 are disposed at the end of the first sealing resin 60 closer to the third sealing side surface 60SC in the Y direction.
  • the multiple source wiring layers 53 are aligned with each other in the Y direction and spaced apart from each other in the X direction.
  • Each source wiring layer 53 is formed in a strip shape extending in the X direction in a plan view.
  • the multiple first gate wiring layers 54 are arranged closer to the third sealing side surface 60SC in the Y direction than the multiple drain wiring layers 52.
  • the multiple first gate wiring layers 54 are arranged spaced apart from each other in the X direction while being aligned with each other in the Y direction.
  • Each first gate wiring layer 54 is formed in a roughly U-shape that opens toward the third sealing side surface 60SC in a plan view.
  • the multiple first gate wiring layers 54 are arranged closer to the fourth sealing side surface 60SD in the Y direction than the multiple connection wiring layers 51.
  • Each connection wiring layer 51 is arranged so that a portion of it enters a recess in the multiple first gate wiring layers 54 in a plan view.
  • the multiple second gate wiring layers 55 are arranged closer to the third sealing side surface 60SC in the Y direction than the multiple connection wiring layers 51.
  • the multiple second gate wiring layers 55 are arranged spaced apart from each other in the X direction while being aligned with each other in the Y direction.
  • Each second gate wiring layer 55 is formed in a roughly U-shape surrounding the source wiring layers 53 adjacent to each other in the Y direction in a plan view.
  • the second gate wiring layer 55 has the same shape as the first gate wiring layer 54.
  • Each source wiring layer 53 is arranged so as to enter a recess of the multiple second gate wiring layers 55 in a plan view.
  • Fig. 2 is a plan view that shows a schematic view of the semiconductor device 10 shown in Fig. 1.
  • a schematic internal structure of the semiconductor device 10 is shown by dashed lines.
  • the semiconductor device 10 includes a plurality of (six in this embodiment) GaN (gallium nitride) units 20A-20F.
  • the GaN units 20A-20F are provided in the first sealing resin 60 at a distance from each other in a first direction (Y direction) perpendicular to the Z direction.
  • Y direction first direction
  • three pairs of two GaN units adjacent to each other in the first direction (Y direction) are arranged at a distance from each other in the second direction (X direction).
  • a pair of GaN units 20A and 20B, a pair of GaN units 20C and 20D, and a pair of GaN units 20E and 20F adjacent to each other in the Y direction are arranged at a distance from each other in the X direction.
  • the second direction is a direction perpendicular to both the thickness direction (Z direction) and the first direction (Y direction) of the first sealing resin 60, and is the X direction in this embodiment.
  • GaN units 20A, 20C, and 20E are arranged spaced apart from one another in the X direction while being aligned with one another in the Y direction.
  • GaN units 20B, 20D, and 20F are arranged spaced apart from one another in the X direction while being aligned with one another in the Y direction.
  • GaN units 20A, 20C, and 20E are arranged closer to the fourth sealing side surface 60SD than GaN units 20B, 20D, and 20F.
  • GaN unit 20A is arranged closer to the first sealing side surface 60SA than GaN units 20C and 20E.
  • GaN unit 20E is arranged closer to the second sealing side surface 60SB than GaN units 20A and 20C.
  • GaN unit 20C is arranged between GaN unit 20A and GaN unit 20E in the X direction.
  • GaN unit 20B is disposed closer to first sealing side surface 60SA than GaN units 20D and 20F.
  • GaN unit 20F is disposed closer to second sealing side surface 60SB than GaN units 20B and 20D.
  • GaN unit 20D is disposed between GaN unit 20B and GaN unit 20F in the X direction.
  • 3 is a plan view that shows a schematic planar structure of the GaN unit 20 A. Note that the GaN units 20 B to 20 F have the same configuration as the GaN unit 20 A, and therefore the description thereof will be omitted.
  • the GaN unit 20A includes a substrate 21.
  • the substrate 21 is formed in a rectangular flat plate shape with the thickness direction being in the Z direction.
  • the substrate 21 has a substrate front surface 21U and a substrate back surface 21R (both see FIG. 5) that face opposite each other in the Z direction.
  • the substrate front surface 21U faces the same side as the sealing surface 60U of the first sealing resin 60 (see FIG. 7), and the substrate back surface 21R faces the same side as the sealing back surface 60R (see FIG. 7).
  • the substrate 21 may be formed of silicon (Si), silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN), sapphire, or other substrate materials.
  • the substrate 21 may be a semiconductor substrate.
  • the substrate 21 may be a Si substrate.
  • the thickness of the substrate 21 may be, for example, 200 ⁇ m or more and 1500 ⁇ m or less.
  • the GaN unit 20A includes a source pad 35 , a drain pad 36 , and a gate pad 37 provided on the substrate 21 .
  • the drain pad 36 is disposed at an end of the GaN unit 20A closer to the fourth sealing side surface 60SD of the first sealing resin 60. In a plan view, the drain pad 36 is formed in a band shape extending in the X direction.
  • the drain pad 36 is disposed at a position overlapping the drain wiring layer 52.
  • the length of the drain pad 36 in the X direction is longer than the length of the drain wiring layer 52 in the X direction.
  • the drain pad 36 is electrically connected to the drain wiring layer 52.
  • the source pad 35 is disposed away from the drain pad 36 in the Y direction, closer to the third sealing side surface 60SC (see FIG. 2). It can also be said that the source pad 35 is disposed at the end of the GaN unit 20A closer to the GaN unit 20B (see FIG. 2). In a plan view, the source pad 35 is formed in a band shape extending in the X direction.
  • the source pad 35 is disposed at a position overlapping the connection wiring layer 51.
  • the length of the source pad 35 in the X direction is longer than the length of the connection wiring layer 51 in the X direction.
  • the source pad 35 is electrically connected to the connection wiring layer 51.
  • multiple gate pads 37 are provided.
  • the two gate pads 37 are distributed and disposed on both sides of the source pad 35 in the X direction.
  • Each gate pad 37 is disposed in a position adjacent to the source pad 35 in the X direction.
  • the gate pad 37 is formed in a rectangular shape with the Y direction as the long side and the X direction as the short side.
  • each of the two gate pads 37 is disposed in a position overlapping the first gate wiring layer 54.
  • a cell region 38 in which a plurality of GaN transistors 22 (see FIG. 5) are formed is provided between the source pad 35 and the drain pad 36 of the GaN unit 20A in the Y direction.
  • the GaN unit 20A includes the GaN transistors 22.
  • the cell region 38 is formed in a rectangular shape with the X direction as the longitudinal direction and the Y direction as the lateral direction.
  • a portion of the first gate wiring layer 54 is disposed in a position that overlaps with the cell region 38 (see FIG. 3) in plan view.
  • GaN units 20B, 20D, and 20F have a different connection to the external wiring layer 50 compared to GaN units 20A, 20C, and 20E.
  • the connection to the external wiring layer 50 of GaN units 20B, 20D, and 20F is the same. Therefore, only the connection to the external wiring layer 50 of GaN unit 20B will be described, and the connection to the external wiring layer 50 of GaN units 20D and 20F will not be described.
  • the drain pad 36 of the GaN unit 20B is disposed at a position overlapping the connection wiring layer 51 in a plan view. This drain pad 36 is electrically connected to the connection wiring layer 51. In other words, the drain pad 36 of the GaN unit 20B is electrically connected to the source pad 35 of the GaN unit 20A by the connection wiring layer 51.
  • the source pad 35 of the GaN unit 20B is disposed at a position overlapping the source wiring layer 53 in a plan view. This source pad 35 is electrically connected to the source wiring layer 53. In the example of FIG. 2, the length of the source pad 35 in the X direction is longer than the length of the source wiring layer 53 in the X direction.
  • the substrate back surface 21R of the substrate 21 of each of the GaN units 20A to 20F is exposed from the sealing back surface 60R.
  • the substrate back surface 21R is formed to be flush with the sealing back surface 60R.
  • the substrate back surface 21R and the sealing back surface 60R are both ground, so that the substrate back surface 21R and the sealing back surface 60R are flush with each other. For this reason, grinding marks are formed on the substrate back surface 21R and the sealing back surface 60R.
  • the distance DA between adjacent substrates 21 of GaN units 20A to 20F is equal to each other.
  • the distance DA is, for example, 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the distance DB between the substrate 21 of GaN units 20A and 20B and the first sealing side 60SA in the X direction is smaller than the distance DA.
  • the distance DB is, for example, smaller than 1/2 the distance DA.
  • the distance DC between the substrate 21 of GaN units 20E and 20F and the second sealing side 60SB in the X direction is smaller than the distance DA.
  • the distance DC is, for example, smaller than 1/2 the distance DA. In other words, the distance DC is equal to the distance DB.
  • the distance DD between GaN units 20A, 20C, 20E and the fourth sealing side 60SD in the Y direction is smaller than the distance DA.
  • the distance DD is, for example, smaller than 1/2 the distance DA. In other words, the distance DD is equal to the distance DB.
  • the distance DE between the substrate 21 of the GaN units 20B, 20D, and 20F and the third sealing side surface 60SC in the Y direction is smaller than the distance DA.
  • the distance DE is, for example, smaller than 1/2 the distance DA. In other words, the distance DE is equal to the distance DB. It can also be said that the distance DE is equal to the distance DD.
  • Internal structure of GaN unit] 5 is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional structure of one of the GaN transistors 22 in the cell region 38 of the GaN unit 20A. To facilitate understanding of the drawing, hatched lines are omitted for some components of the GaN transistor 22.
  • the GaN transistor 22 is provided on the substrate surface 21U side of the substrate 21.
  • a buffer layer 23 is provided on the substrate surface 21U of the substrate 21.
  • the GaN transistor 22 is provided on the buffer layer 23.
  • the buffer layer 23 may include one or more nitride semiconductor layers.
  • the buffer layer 23 may be made of any material that can suppress warping of the substrate 21 and cracks in the GaN unit 20A caused by, for example, a mismatch in the thermal expansion coefficient between the substrate 21 and the electron transit layer 24 described below.
  • the buffer layer 23 may include at least one of an aluminum nitride (AlN) layer, an aluminum gallium nitride (AlGaN) layer, and a graded AlGaN layer having different aluminum (Al) compositions.
  • the buffer layer 23 may be made of a single AlN layer, a single AlGaN layer, a layer having an AlGaN/GaN superlattice structure, a layer having an AlN/AlGaN superlattice structure, or a layer having an AlN/GaN superlattice structure.
  • the buffer layer 23 may include a first buffer layer which is an AlN layer formed on the substrate 21, and a second buffer layer which is an AlGaN layer formed on the AlN layer (first buffer layer).
  • the first buffer layer may be an AlN layer having a thickness of, for example, 100 nm or more and 300 nm or less.
  • the second buffer layer may be formed by stacking a plurality of graded AlGaN layers having a thickness of, for example, 100 nm or more and 300 nm or less.
  • impurities may be introduced into a part of the buffer layer 23 to make the buffer layer 23 semi-insulating.
  • the impurity may be, for example, carbon (C) or iron (Fe), and the concentration of the impurity may be, for example, 4 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 or more.
  • the GaN transistor 22 includes an electron transit layer 24, an electron supply layer 25, a gate layer 27, a gate electrode 28, a source electrode 29, a drain electrode 30, a first insulating film 31, and a second insulating film 32.
  • the electron travel layer 24 is formed on the buffer layer 23.
  • the electron travel layer 24 is made of a nitride semiconductor.
  • the electron travel layer 24 may be, for example, a GaN layer.
  • the electron travel layer 24 has a thickness of, for example, 0.5 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less.
  • an impurity may be introduced into a part of the electron travel layer 24 to make the electron travel layer 24 semi-insulating except for the surface layer region.
  • the impurity may be, for example, C
  • the peak concentration of the impurity in the electron travel layer 24 may be, for example, 1 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 or more.
  • the electron supply layer 25 is formed on the electron transit layer 24.
  • the electron supply layer 25 is made of a nitride semiconductor having a larger band gap than the electron transit layer 24, and may be, for example, an AlGaN layer.
  • the band gap increases as the Al composition increases, so the electron supply layer 25, which is an AlGaN layer, has a larger band gap than the electron transit layer 24, which is a GaN layer.
  • the electron supply layer 25 is made of Al x Ga 1-x N, where x is 0.1 ⁇ x ⁇ 0.4, and more preferably 0.1 ⁇ x ⁇ 0.3.
  • the electron supply layer 25 may have a thickness of 5 nm or more and 20 nm or less. In one example, the electron supply layer 25 may have a thickness of 8 nm or more.
  • the electron transit layer 24 and the electron supply layer 25 are composed of nitride semiconductors having different lattice constants. Therefore, the nitride semiconductor (e.g., GaN) constituting the electron transit layer 24 and the nitride semiconductor (e.g., AlGaN) constituting the electron supply layer 25 form a lattice-mismatched heterojunction.
  • the energy level of the conduction band of the electron transit layer 24 near the heterojunction interface is lower than the Fermi level due to the spontaneous electrodes of the electron transit layer 24 and the electron supply layer 25 and the piezoelectric polarization caused by the stress experienced by the electron supply layer 25 near the heterojunction interface.
  • 2DEG two-dimensional electron gas
  • the gate layer 27 is formed on the electron supply layer 25. More specifically, the gate layer 27 is formed on a part of the electron supply layer 25.
  • the gate layer 27 is made of a nitride semiconductor containing an acceptor-type impurity.
  • the gate layer 27 may be made of any material having a band gap smaller than that of the electron supply layer 25 (for example, an AlGaN layer).
  • the gate layer 27 may be a GaN (p-type GaN) layer containing an acceptor-type impurity.
  • the acceptor-type impurity may include at least one of zinc (Zn), magnesium (Mg), and C.
  • the peak concentration of the acceptor-type impurity in the gate layer 27 may be 7 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or more and 1 ⁇ 10 20 cm ⁇ 3 or less.
  • the gate layer 27 may be a GaN layer containing at least one of Mg and Zn as an impurity.
  • the gate electrode 28 is located above the electron supply layer 25.
  • the gate electrode 28 may be composed of one or more metal layers.
  • the gate electrode 28 may be composed of a titanium nitride (TiN) layer.
  • the gate electrode 28 may be composed of a first metal layer formed of titanium (Ti) and a second metal layer formed of TiN provided on the first metal layer.
  • the gate electrode 28 can form a Schottky junction with the gate layer 27.
  • the first insulating film 31 may be formed on a part of the gate layer 27.
  • the first insulating film 31 may be sandwiched between the gate layer 27 and the gate electrode 28.
  • the first insulating film 31 may be formed of at least one of silicon nitride (SiN), silicon dioxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiON), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), AlN, and aluminum oxynitride (AlON).
  • the first insulating film 31 may be formed of Si 3 N 4.
  • the first insulating film 31 includes an opening 31A that exposes the gate layer 27.
  • the gate electrode 28 is in contact with both the gate layer 27 and the first insulating film 31.
  • the gate electrode 28 includes a gate contact portion that is in contact with the gate layer 27 through the opening 31A of the first insulating film 31, and a gate field plate portion formed on the first insulating film 31.
  • the gate field plate portion is continuous with the gate contact portion and is formed integrally with the gate contact portion.
  • the second insulating film 32 covers the electron supply layer 25, the gate layer 27, the first insulating film 31, and the gate electrode 28.
  • the second insulating film 32 includes a first opening 32A and a second opening 32B that expose the surface of the electron supply layer 25.
  • the first opening 32A and the second opening 32B are formed spaced apart from each other.
  • the gate layer 27 is located between the first opening 32A and the second opening 32B, and is spaced apart from each of the first opening 32A and the second opening 32B. More specifically, the gate layer 27 is located closer to the first opening 32A than to the second opening 32B.
  • the second insulating film 32 may be, for example, a passivation film, and may be made of at least one of SiN, SiO 2 , SiON, Al 2 O 3 , AlN, and AlON. In one example, the second insulating film 32 may be made of Si 3 N 4. That is, the first insulating film 31 and the second insulating film 32 may be made of the same material.
  • the second insulating film 32 may have a thickness of, for example, 80 nm or more and 200 nm or less.
  • the source electrode 29 is in contact with the electron supply layer 25 through the first opening 32A of the second insulating film 32.
  • the source electrode 29 is in ohmic contact with the 2DEG 26 directly below the electron supply layer 25 through the first opening 32A.
  • the source electrode 29 may include a source contact portion 29A filled in the first opening 32A and a source field plate portion 29B covering the second insulating film 32.
  • the source field plate portion 29B is continuous with the source contact portion 29A and is formed integrally with the source contact portion 29A.
  • the source field plate portion 29B includes an end portion 29C located between the second opening portion 32B and the gate layer 27 in a plan view.
  • the source field plate portion 29B plays a role in mitigating electric field concentration near the end portion of the gate electrode 28 and near the end portion of the gate layer 27 when a gate voltage is applied to the gate electrode 28.
  • the drain electrode 30 is in contact with the electron supply layer 25 through the second opening 32B of the second insulating film 32.
  • the drain electrode 30 is in ohmic contact with the 2DEG 26 directly below the electron supply layer 25 through the second opening 32B.
  • Each of the drain electrode 30 and the source electrode 29 can be composed of one or more metal layers (e.g., any combination of a Ti layer, a TiN layer, an Al layer, an AlSiCu layer, and an AlCu layer, etc.).
  • FIG. 6 is a schematic partially enlarged plan view of the GaN transistor 22 of FIG. 5.
  • the gate electrode 28, the second insulating film 32, and the source field plate portion 29B of the source electrode 29 are omitted in FIG. 6.
  • the end portion 29C of the source field plate portion 29B is drawn with a two-dot chain line.
  • the portion of the drain electrode 30 that contacts the electron supply layer 25 is drawn with a solid line, while the portion provided on the second insulating film 32 is drawn with a two-dot chain line.
  • the cell region 38 includes an active region 38A that contributes to the transistor operation of the GaN transistor 22, and a non-active region 38B that does not contribute to the transistor operation.
  • the active region 38A and the non-active region 38B are arranged alternately.
  • the drain electrode 30 is formed in the active region 38A.
  • the active region 38A may extend over approximately the same range as the drain electrode 30.
  • the non-active region 38B may extend to a range where the drain electrode 30 is not present. Therefore, in the above arrangement direction, the non-active region 38B is adjacent to the active region 38A.
  • the source electrode 29, the gate layer 27 in which the gate electrode 28 (see FIG. 5) is located, and the drain electrode 30 are arranged adjacent to each other in a direction perpendicular to the arrangement direction in a plan view on the electron supply layer 25.
  • the combination of the source electrode 29, the gate layer 27 (gate electrode 28), and the drain electrode 30 constitutes one GaN transistor 22.
  • four GaN transistors 22 are arranged in each active region 38A. In reality, more GaN transistors 22 may be arranged in each active region 38A.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional structure of the semiconductor device 10 cut along line F7-F7 in FIG. 2.
  • FIG. 7 shows a schematic cross-sectional structure of GaN units 20A and 20B.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional structure of the semiconductor device 10 cut along line F8-F8 in FIG. 2.
  • FIG. 8 shows a schematic cross-sectional structure of GaN units 20A, 20C, and 20E. Note that, to make the drawings easier to understand, the configuration of the GaN transistor 22 in FIG. 5 is omitted in FIGS. 7 and 8.
  • GaN transistor 22 of GaN unit 20A and the GaN transistor 22 of GaN unit 20B have the same configuration.
  • the GaN transistor 22 of GaN unit 20A and the GaN transistor 22 of GaN units 20C and 20E have the same configuration.
  • the GaN transistor 22 of GaN unit 20A and the GaN transistor 22 of GaN units 20D and 20F have the same configuration. In this way, GaN units 20A to 20F include GaN transistors 22 with the same configuration.
  • the GaN transistor 22 includes a third insulating film 33 and a wiring layer 34.
  • the GaN transistor 22 also includes the source pad 35, drain pad 36, and gate pad 37 described above.
  • the third insulating film 33 is an insulating film that covers the source electrode 29 and the drain electrode 30 (not shown in FIGS. 7 and 8, see FIG. 5).
  • the third insulating film 33 is an interlayer insulating film, and is made of, for example, SiO2 .
  • the wiring layer 34 electrically connects the gate electrode 28 (not shown in Figures 7 and 8, see Figure 5), the source electrode 29, and the drain electrode 30 to the source pad 35, the drain pad 36, and the gate pad 37, respectively.
  • the wiring layer 34 includes a source wiring portion 34S that electrically connects the source electrode 29 and the source pad 35, a drain wiring portion 34D that electrically connects the drain electrode 30 and the drain pad 36, and a gate wiring portion 34G (see FIG. 8) that electrically connects the gate electrode 28 and the gate pad 37.
  • Each of the source wiring portion 34S, the drain wiring portion 34D, and the gate wiring portion 34G includes a portion provided on the third insulating film 33.
  • the source wiring portion 34S includes a plurality of source contacts (not shown) provided in a portion that overlaps with the source electrode 29 in a plan view.
  • the plurality of source contacts penetrate the third insulating film 33 in the Z direction and are in contact with the source electrode 29.
  • the drain wiring portion 34D includes a plurality of drain contacts (not shown) provided in a portion that overlaps with the drain electrode 30 in a plan view.
  • the plurality of drain contacts penetrate the third insulating film 33 in the Z direction and are in contact with the drain electrode 30.
  • Each of the source wiring portion 34S, the drain wiring portion 34D, and the gate wiring portion 34G is composed of, for example, a plurality of metal layers.
  • each of the source wiring portion 34S, the drain wiring portion 34D, and the gate wiring portion 34G is formed by electrolytic plating.
  • Each of the source wiring portion 34S, the drain wiring portion 34D, and the gate wiring portion 34G is composed of, for example, a Ti layer as a seed layer and a Cu layer as a plating layer.
  • the wiring layer 34 includes a fourth insulating film 34A that insulates the source wiring portion 34S, the drain wiring portion 34D, and the gate wiring portion 34G from each other.
  • the fourth insulating film 34A is provided on the third insulating film 33.
  • the thickness of the fourth insulating film 34A is equal to the thickness of the source wiring portion 34S, the drain wiring portion 34D, and the gate wiring portion 34G.
  • the thickness of the fourth insulating film 34A is thinner than the thickness of the third insulating film 33.
  • the fourth insulating film 34A is an interlayer insulating film and is formed of, for example, SiO2 .
  • a source pad 35, a drain pad 36, and a gate pad 37 are provided on the wiring layer 34.
  • the source pad 35 is disposed at a position overlapping the source wiring portion 34S in a plan view.
  • the source wiring portion 34S is disposed at a position overlapping the source pad 35 in a plan view.
  • the source pad 35 includes a contact portion in contact with the source wiring portion 34S.
  • the gate pad 37 shown in FIG. 8 is disposed at a position overlapping the gate wiring portion 34G in a planar view.
  • the gate wiring portion 34G is disposed at a position overlapping the gate pad 37 in a planar view.
  • the gate pad 37 includes a contact portion that contacts the gate wiring portion 34G.
  • Each of the source pad 35, the drain pad 36, and the gate pad 37 is composed of, for example, a plurality of metal layers.
  • each of the source pad 35, the drain pad 36, and the gate pad 37 is formed by electrolytic plating.
  • Each of the source pad 35, the drain pad 36, and the gate pad 37 is composed of, for example, a Ti layer as a seed layer and a Cu layer as a plating layer.
  • the GaN transistor 22 includes a fifth insulating film 39 that insulates the source pad 35, the drain pad 36, and the gate pad 37 from one another.
  • the film thickness of the fifth insulating film 39 is equal to the thicknesses of the source pad 35, the drain pad 36, and the gate pad 37.
  • the film thickness of the fifth insulating film 39 is equal to or less than the film thickness of the third insulating film 33.
  • the fifth insulating film 39 is an interlayer insulating film and is formed of, for example, SiO2 .
  • the source post 41 includes an upper surface 41U exposed from the sealing surface 60U.
  • the drain post 42 includes an upper surface 42U exposed from the sealing surface 60U.
  • the gate post 43 includes an upper surface 43U exposed from the sealing surface 60U. As shown in Figures 7 and 8, the upper surface 41U of the source post 41, the upper surface 42U of the drain post 42, the upper surface 43U of the gate post 43, and the sealing surface 60U are flush with each other.
  • the upper surface 41U of the source post 41, the upper surface 42U of the drain post 42, the upper surface 43U of the gate post 43, and the sealing surface 60U are all ground, so that the upper surface 41U of the source post 41, the upper surface 42U of the drain post 42, the upper surface 43U of the gate post 43, and the sealing surface 60U are flush with each other.
  • grinding marks are formed on the top surface 41U of the source post 41, the top surface 42U of the drain post 42, the top surface 43U of the gate post 43, and the sealing surface 60U.
  • the source post 41 is provided on the source pad 35.
  • the source post 41 is in contact with the source pad 35.
  • the source post 41 is electrically connected to the source electrode 29 (see FIG. 5) via the source pad 35 and the source wiring portion 34S.
  • connection wiring layer 51 is provided on the source post 41 as the external wiring layer 50.
  • the width dimension (size in the Y direction) of the connection wiring layer 51 is greater than the width dimension of the source post 41.
  • the length dimension (size in the X direction) of the connection wiring layer 51 is greater than the length dimension of the source post 41. For this reason, in a planar view, the connection wiring layer 51 protrudes from the source post 41 in both the X direction and the Y direction.
  • the portion of the connection wiring layer 51 that protrudes from the source post 41 in a planar view is provided on the sealing surface 60U.
  • the drain post 42 is provided on the drain pad 36.
  • the drain post 42 is in contact with the drain pad 36.
  • the drain post 42 is electrically connected to the drain electrode 30 (see FIG. 5) via the drain pad 36 and the drain wiring portion 34D.
  • the drain post 42 is strip-shaped extending in the X direction in a plan view.
  • the width dimension (size in the Y direction) of the drain post 42 is smaller than the width dimension (size in the Y direction) of the drain pad 36.
  • the length dimension (size in the X direction) of the drain post 42 is smaller than the length dimension (size in the X direction) of the drain pad 36.
  • a drain wiring layer 52 is provided on the drain post 42 as the external wiring layer 50.
  • the width dimension (size in the Y direction) of the drain wiring layer 52 is greater than the width dimension of the drain post 42.
  • the length dimension (size in the X direction) of the drain wiring layer 52 is greater than the length dimension of the drain post 42. Therefore, in a planar view, the drain wiring layer 52 protrudes from the drain post 42 in both the X direction and the Y direction.
  • the portion of the drain wiring layer 52 that protrudes from the drain post 42 in a planar view is provided on the sealing surface 60U.
  • the gate posts 43 are provided on the gate pads 37.
  • a plurality of gate posts 43 are provided in accordance with the number of gate pads 37.
  • two gate posts 43 are provided in accordance with the two gate pads 37.
  • Each gate post 43 is electrically connected to the gate electrode 28 (see FIG. 5) via the gate pad 37 and the gate wiring portion 34G.
  • the gate post 43 is rectangular in shape with its short side in the X direction and its long side in the Y direction in a plan view.
  • the width dimension (size in the X direction) of the gate post 43 is smaller than the width dimension (size in the X direction) of the gate pad 37.
  • the length dimension (size in the Y direction) of the gate post 43 is smaller than the length dimension (size in the Y direction) of the gate pad 37.
  • a first gate wiring layer 54 is provided on each gate post 43 as an external wiring layer 50.
  • the width dimension of the first gate wiring layer 54 (the dimension in a direction perpendicular to the direction in which the first gate wiring layer 54 extends in a plan view) is larger than the width dimension of the gate post 43.
  • the first gate wiring layer 54 is provided so as to electrically connect two gate posts 43.
  • GaN units 20C and 20E include posts 40, similar to GaN unit 20A.
  • the positional and dimensional relationships between the posts 40 and the external wiring layer 50 of GaN units 20C and 20E are similar to those of GaN unit 20A.
  • the GaN unit 20B includes a post 40, similar to the GaN unit 20A.
  • the positional relationship and dimensional relationship between the source post 41 and the source pad 35 of the GaN unit 20B are similar to the positional relationship and dimensional relationship between the source post 41 and the source pad 35 of the GaN unit 20A.
  • the positional relationship and dimensional relationship between the drain post 42 and the drain pad 36 of the GaN unit 20B are similar to the positional relationship and dimensional relationship between the drain post 42 and the drain pad 36 of the GaN unit 20A.
  • the positional relationship and dimensional relationship between the gate post 43 and the gate pad 37 of the GaN unit 20B are similar to the positional relationship and dimensional relationship between the gate post 43 and the gate pad 37 of the GaN unit 20A.
  • connection wiring layer 51 is provided on the drain post 42 of the GaN unit 20B.
  • the width dimension (size in the Y direction) of the connection wiring layer 51 is larger than the width dimension (size in the Y direction) of the drain post 42.
  • the length dimension (size in the X direction) of the connection wiring layer 51 is larger than the length dimension (size in the X direction) of the drain post 42. Therefore, in a plan view, the connection wiring layer 51 protrudes from the drain post 42 in both the X direction and the Y direction.
  • the portion of the connection wiring layer 51 protruding from the drain post 42 in a plan view is provided on the sealing surface 60U.
  • a second gate wiring layer 55 is provided on each gate post 43 of the GaN unit 20B.
  • the width dimension of the second gate wiring layer 55 (the dimension in a direction perpendicular to the direction in which the second gate wiring layer 55 extends in a plan view) is larger than the width dimension of the gate post 43.
  • the second gate wiring layer 55 is provided so as to electrically connect the two gate posts 43.
  • GaN units 20D and 20F include posts 40, similar to GaN unit 20B.
  • the positional and dimensional relationships between the posts 40 and the external wiring layer 50 of GaN units 20D and 20F are similar to those of GaN unit 20B.
  • the drain post 42 of the GaN unit 20A is electrically connected to the drain wiring layer 52. Both the source post 41 of the GaN unit 20A and the drain post 42 of the GaN unit 20B are electrically connected to the connection wiring layer 51. The source post 41 of the GaN unit 20B is electrically connected to the source wiring layer 53. The two gate posts 43 of the GaN unit 20A are electrically connected to the first gate wiring layer 54. The two gate posts 43 of the GaN unit 20B are electrically connected to the second gate wiring layer 55.
  • GaN unit 20C and GaN unit 20D are electrically connected to each other.
  • GaN unit 20E and GaN unit 20F are electrically connected to each other.
  • the electrical connection between GaN unit 20C and GaN unit 20D and the electrical connection between GaN unit 20E and GaN unit 20F are both similar to the electrical connection between GaN unit 20A and GaN unit 20B.
  • the first sealing resin 60 seals the GaN units 20A to 20F. As shown in Figure 7, the first sealing resin 60 is interposed between the GaN units 20A and 20B.
  • the wiring sealing layer 61 is interposed between the wiring layer 34 of the GaN unit 20B and the wiring layer 34 of the GaN unit 20D, and between the wiring layer 34 of the GaN unit 20D and the wiring layer 34 of the GaN unit 20F. In this way, the wiring sealing layer 61 is interposed between the wiring layers 34 of the GaN units 20A to 20F that are adjacent in the X direction or Y direction, and insulates the wiring layers 34 of the GaN units 20A to 20F from each other.
  • the first sealing resin 60 covers each of the wiring layers 34 of the GaN units 20A to 20F, and is provided so as to be interposed between the wiring layers 34 that are adjacent in the X direction or Y direction.
  • the substrate sealing layer 62 is interposed between the substrate 21 of the GaN unit 20A and the substrate 21 of the GaN unit 20B.
  • the substrate sealing layer 62 is interposed between the substrate 21 of the GaN unit 20A and the substrate 21 of the GaN unit 20C, and between the substrate 21 of the GaN unit 20C and the substrate 21 of the GaN unit 20E.
  • the substrate sealing layer 62 is interposed between the substrate 21 of the GaN unit 20C and the substrate 21 of the GaN unit 20D, and between the substrate 21 of the GaN unit 20E and the substrate 21 of the GaN unit 20F.
  • the substrate sealing layer 62 is interposed between the substrate 21 of the GaN unit 20B and the substrate 21 of the GaN unit 20D, and between the substrate 21 of the GaN unit 20D and the substrate 21 of the GaN unit 20F. In this way, the substrate sealing layer 62 is interposed between the substrates 21 of the GaN units 20A to 20F that are adjacent in the X or Y direction, and insulates the substrates 21 of the GaN units 20A to 20F from each other.
  • the first sealing resin 60 covers the substrates 21 of the GaN units 20A to 20F except for the substrate back surface 21R, and is provided so as to be interposed between the substrates 21 that are adjacent in the X or Y direction.
  • the dimension HA in the Y direction (first direction) of the wiring sealing layer 61 is larger than the dimension HB in the Y direction (first direction) of the substrate sealing layer 62.
  • the dimension HB is equal to the distance DA between adjacent substrates 21 (see FIG. 4).
  • the Y-direction dimension HC of the wiring sealing layer 61 interposed between the fourth sealing side 60SD and the wiring layer 34 of the GaN unit 20A is larger than the Y-direction dimension HD of the substrate sealing layer 62 interposed between the fourth sealing side 60SD and the substrate 21 of the GaN unit 20A.
  • the Y-direction dimension HE of the wiring sealing layer 61 interposed between the third sealing side 60SC and the wiring layer 34 of the GaN unit 20B is larger than the Y-direction dimension HF of the substrate sealing layer 62 interposed between the third sealing side 60SC and the substrate 21 of the GaN unit 20B.
  • Both dimensions HC and HE are smaller than dimension HA.
  • Dimension HC is equal to dimension HE.
  • Both dimensions HD and HF are smaller than dimension HB.
  • the fourth dimension is equal to the sixth dimension.
  • GaN units 20B, 20D, and 20F have the same relationship of the first to sixth dimensions as GaN units 20A, 20C, and 20E.
  • the fourth dimension is equal to the distance DB between the substrate 21 of GaN unit 20A and the first sealing side surface 60SA in the X direction.
  • the sixth dimension is equal to the distance DC between the substrate 21 of GaN unit 20E and the second sealing side surface 60SB in the X direction.
  • the portion of the drain pad 36 that protrudes beyond the drain post 42 in a plan view, the portion of the source pad 35 that protrudes beyond the source post 41 in a plan view, and the portion of the gate pad 37 that protrudes beyond the gate post 43 are each covered with the first sealing resin 60.
  • FIG. 9 shows a schematic circuit configuration of the semiconductor device 10.
  • the external wiring layer 50 will be referred to as the "external wiring layer 50U”, the “external wiring layer 50V”, and the “external wiring layer 50W” for convenience.
  • the connection wiring layer 51, the drain wiring layer 52, the source wiring layer 53, the first gate wiring layer 54, and the second gate wiring layer 55 of the external wiring layer 50 are also labeled with "U", "V", and "W” for convenience.
  • the semiconductor device 10 includes GaN transistors 22 of GaN units 20A and 20B connected in series, GaN transistors 22 of GaN units 20C and 20D connected in series, and GaN transistors 22 of GaN units 20E and 20F connected in series.
  • the semiconductor device 10 also includes an external wiring layer 50U corresponding to the GaN units 20A and 20B, an external wiring layer 50V corresponding to the GaN units 20C and 20D, and an external wiring layer 50W corresponding to the GaN units 20E and 20F.
  • the source electrode 29 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20A is electrically connected to the drain electrode 30 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20B.
  • the connection wiring layer 51U is electrically connected to the node between the source electrode 29 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20A and the drain electrode 30 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20B.
  • the drain electrode 30 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20A is electrically connected to the drain wiring layer 52U.
  • the source electrode 29 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20B is electrically connected to the source wiring layer 53U.
  • the gate electrode 28 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20A is electrically connected to the first gate wiring layer 54U.
  • the gate electrode 28 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20B is electrically connected to the second gate wiring layer 55U.
  • the source electrode 29 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20C is electrically connected to the drain electrode 30 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20D.
  • the connection wiring layer 51V is electrically connected to the node between the source electrode 29 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20C and the drain electrode 30 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20D.
  • the drain electrode 30 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20C is electrically connected to the drain wiring layer 52V.
  • the source electrode 29 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20D is electrically connected to the source wiring layer 53V.
  • the gate electrode 28 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20C is electrically connected to the first gate wiring layer 54V.
  • the gate electrode 28 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20D is electrically connected to the second gate wiring layer 55V.
  • the source electrode 29 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20E is electrically connected to the drain electrode 30 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20F.
  • the connection wiring layer 51W is electrically connected to a node between the source electrode 29 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20E and the drain electrode 30 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20F.
  • the drain electrode 30 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20E is electrically connected to the drain wiring layer 52W.
  • the source electrode 29 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20F is electrically connected to the source wiring layer 53W.
  • the gate electrode 28 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20E is electrically connected to the first gate wiring layer 54W.
  • the gate electrode 28 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20F is electrically connected to the second gate wiring layer 55W.
  • the GaN transistors 22 in the GaN units 20A and 20B, the GaN transistors 22 in the GaN units 20C and 20D, and the GaN transistors in the GaN units 20E and 20F are insulated from each other.
  • Fig. 10 is a plan view showing a schematic internal configuration of the semiconductor module 100.
  • Fig. 11 is an enlarged view of the semiconductor device 10 of Fig. 10 and its periphery.
  • Fig. 12 is a rear view of the semiconductor module 100.
  • Fig. 13 is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional structure of the semiconductor module 100 cut along line F13-F13 in Fig. 10. Note that in Fig. 10, a second sealing resin 180, which will be described later, is omitted in order to facilitate understanding of the drawing.
  • the semiconductor module 100 includes a support substrate 110, a drive chip 160 electrically connected to the semiconductor device 10, and a control chip 170 electrically connected to the drive chip 160.
  • Each of the semiconductor device 10, the drive chip 160, and the control chip 170 is disposed on the support substrate 110.
  • the semiconductor module 100 includes a second sealing resin 180 (see FIG. 13) that seals the semiconductor device 10, the drive chip 160, and the control chip 170.
  • the support substrate 110 is formed in a rectangular flat plate shape with the thickness direction being in the Z direction.
  • the support substrate 110 is formed in a rectangular shape with the X direction being the longitudinal direction and the Y direction being the lateral direction in a plan view.
  • the support substrate 110 has a support substrate front surface 110U and a support substrate back surface 110R that face opposite each other in the Z direction, and first to fourth support substrate side surfaces 110SA to 110SD that connect the support substrate front surface 110U and the support substrate back surface 110R.
  • the support substrate front surface 110U is the surface on which the semiconductor device 10, the drive chip 160, and the control chip 170 are arranged.
  • the support substrate rear surface 110R is the mounting surface for the semiconductor module 100.
  • the semiconductor module 100 has a surface-mounted package structure.
  • the first support substrate side surface 110SA and the second support substrate side surface 110SB form both end surfaces of the support substrate 110 in the X direction
  • the third support substrate side surface 110SC and the fourth support substrate side surface 110SD form both end surfaces of the support substrate 110 in the Y direction.
  • the semiconductor device 10, the drive chip 160, and the control chip 170 are arranged at a distance from each other in the Y direction.
  • the semiconductor device 10 is disposed closer to the fourth support substrate side surface 110SD than the drive chip 160 and the control chip 170.
  • the control chip 170 is disposed closer to the third support substrate side surface 110SC than the semiconductor device 10 and the drive chip 160.
  • the drive chip 160 is disposed between the semiconductor device 10 and the control chip 170 in the Y direction. In the example of FIG. 10, the drive chip 160 is disposed closer to the control chip 170 than the semiconductor device 10 in the Y direction.
  • the semiconductor device 10 is disposed so that its longitudinal direction coincides with the longitudinal direction of the support substrate 110 and its lateral direction coincides with the lateral direction of the support substrate 110. As shown in FIG. 13, the semiconductor device 10 is disposed so that the sealing surface 60U faces the support substrate surface 110U.
  • the support substrate 110 has a first connection wiring 121 and a second connection wiring 122 provided on the support substrate 110. Both the first connection wiring 121 and the second connection wiring 122 can be said to be formed on the support substrate surface 110U.
  • the first connection wiring 121 electrically connects the driving chip 160 to the semiconductor device 10.
  • the second connection wiring 122 electrically connects the control chip 170 to the driving chip 160.
  • multiple first connection wiring 121 and multiple second connection wiring 122 are provided.
  • the multiple first connection wirings 121 include gate connection wirings 121A and output connection wirings 121B.
  • the gate connection wirings 121A are wirings for individually and electrically connecting the driving chip 160 to the multiple first gate wiring layers 54 and the multiple second gate wiring layers 55 of the semiconductor device 10.
  • the gate connection wirings 121A are provided in multiple numbers (six in this embodiment) according to the total number of the first gate wiring layers 54 and the second gate wiring layers 55.
  • the output connection wirings 121B are wirings for individually and electrically connecting the driving chip 160 to the multiple connection wiring layers 51 of the semiconductor device 10.
  • the output connection wirings 121B are provided in multiple numbers (three in this embodiment) according to the number of the connection wiring layers 51.
  • the semiconductor module 100 has a plurality of (two in this embodiment) drive terminals 141, 142, a plurality of (three in this embodiment) output terminals 143-145, and a plurality of (three in this embodiment) boot terminals 146-148.
  • the semiconductor module 100 also has a plurality of (12 in this embodiment) control terminals 150.
  • the drive terminals 141, 142, output terminals 143-145, boot terminals 146-148, and control terminal 150 are formed on the rear surface 110R of the support substrate.
  • the driving terminals 141, 142 are terminals for supplying current to the semiconductor device 10, and are arranged on both sides of the semiconductor device 10 in the Y direction in a plan view.
  • Each of the driving terminals 141, 142 is formed in a strip shape extending in the X direction in a plan view.
  • the length dimension (size in the X direction) of the driving terminals 141, 142 is greater than the size of the semiconductor device 10 in the X direction.
  • the driving terminal 141 is electrically connected to the drain wiring layer 52 of the GaN units 20A, 20C, and 20E of the semiconductor device 10.
  • the driving terminal 141 is provided at one of both ends in the Y direction of the rear surface 110R of the support substrate, which is closer to the fourth side surface 110SD of the support substrate.
  • the driving terminal 142 is electrically connected to the source wiring layer 53 of the GaN units 20B, 20D, and 20F of the semiconductor device 10. In a plan view, the driving terminal 142 is disposed between the semiconductor device 10 and the driving chip 160 in the Y direction.
  • the output terminals 143-145 are terminals for outputting current from the semiconductor device 10, and are arranged between the drive terminals 141, 142 in the Y direction in a plan view.
  • the output terminals 143-145 can also be said to be arranged at positions that overlap with the semiconductor device 10 in a plan view.
  • the output terminals 143-145 are aligned with each other in the Y direction and spaced apart from each other in the X direction.
  • the output terminal 143 is an output terminal of the GaN units 20A and 20B (see FIG. 11), and is disposed at a position overlapping the connection wiring layer 51 corresponding to the GaN units 20A and 20B.
  • the output terminal 143 is electrically connected to the connection wiring layer 51 corresponding to the GaN units 20A and 20B.
  • the output terminal 144 is an output terminal of the GaN units 20C and 20D (see FIG. 11) and is disposed at a position overlapping the connection wiring layer 51 corresponding to the GaN units 20C and 20D.
  • the output terminal 144 is electrically connected to the connection wiring layer 51 corresponding to the GaN units 20C and 20D.
  • the output terminal 145 is an output terminal of the GaN units 20E and 20F (see FIG. 11), and is disposed at a position overlapping the connection wiring layer 51 corresponding to the GaN units 20E and 20F.
  • the output terminal 145 is electrically connected to the connection wiring layer 51 corresponding to the GaN units 20E and 20F.
  • the boot terminals 146-148 are terminals that are electrically connected to the boot diode BD (see FIG. 14) of the bootstrap circuit provided in the drive chip 160. In a plan view, the boot terminals 146-148 are arranged closer to the drive terminal 142 (drive chip 160) than the output terminals 143-145. The boot terminals 146-148 are aligned with each other in the Y direction and spaced apart from each other in the X direction. When viewed from the Y direction, the boot terminals 146-148 are arranged offset from the output terminals 143-145.
  • the control terminals 150 are terminals electrically connected to the control chip 170.
  • the control terminals 150 are provided at the ends of the support substrate back surface 110R in the Y direction that are closer to the third support substrate side surface 110SC. In a plan view, the control terminals 150 are disposed closer to the third support substrate side surface 110SC than the control chip 170.
  • the control terminals 150 are aligned with each other in the Y direction and spaced apart from each other in the X direction.
  • the semiconductor module 100 includes a drive wiring 123, a control wiring 124, a boot wiring 125, a first terminal wiring 126, and a second terminal wiring 127.
  • Each of the drive wiring 123, the control wiring 124, the boot wiring 125, the first terminal wiring 126, and the second terminal wiring 127 is provided on the support substrate surface 110U.
  • the semiconductor module 100 also includes a drive through wiring 131, a control through wiring 132, a boot through wiring 133, a first terminal through wiring 134, a second terminal through wiring 135, and an output through wiring 136.
  • Each of the drive through wiring 131, the control through wiring 132, the boot through wiring 133, the first terminal through wiring 134, the second terminal through wiring 135, and the output through wiring 136 is a wiring that penetrates the support substrate 110 in the Z direction.
  • An example of each of the control through wiring 132, the boot through wiring 133, the first terminal through wiring 134, the second terminal through wiring 135, and the output through wiring 136 is a via.
  • the driving wiring 123 is a wiring electrically connected to the semiconductor device 10.
  • the driving wiring 123 includes a first driving wiring 123A and a second driving wiring 123B.
  • the first drive wiring 123A is a wiring for electrically connecting the semiconductor device 10 and the drive terminal 141.
  • a plurality of first drive wirings 123A (three in this embodiment) are provided.
  • the plurality of first drive wirings 123A are individually electrically connected to the drain wiring layers 52 of the GaN units 20A, 20C, and 20E.
  • the plurality of first drive wirings 123A includes a portion that overlaps with the drive terminal 141 in a plan view.
  • the second drive wiring 123B is a wiring for electrically connecting the semiconductor device 10 and the drive terminal 142.
  • a plurality of second drive wirings 123B (three in this embodiment) are provided.
  • the plurality of second drive wirings 123B are individually electrically connected to the source wiring layers 53 of the GaN units 20B, 20D, and 20F.
  • the plurality of second drive wirings 123B includes a portion that overlaps with the drive terminal 142 in a plan view.
  • the drive through wiring 131 is a wiring that electrically connects the drive wiring 123 to the drive terminals 141 and 142.
  • the drive through wiring 131 includes a first drive through wiring 131A and a second drive through wiring 131B.
  • the first drive through wiring 131A is a wiring that electrically connects the first drive wiring 123A and the drive terminal 141.
  • a plurality of first drive through wirings 131A (three in this embodiment) are provided according to the number of first drive wirings 123A.
  • the first drive through wiring 131A is provided at a position that overlaps both the first drive wiring 123A and the drive terminal 141 in a plan view.
  • the second drive through wiring 131B is a wiring that electrically connects the second drive wiring 123B and the drive terminal 142.
  • a plurality of second drive through wirings 131B (three in this embodiment) are provided according to the number of second drive wirings 123B.
  • the second drive through wiring 131B is provided at a position that overlaps both the second drive wiring 123B and the drive terminal 142 in a plan view.
  • control wiring 124 is a wiring that is electrically connected to the control chip 170, and multiple control wirings 124 (12 in this embodiment) are provided.
  • the control wirings 124 are provided, for example, according to the number of control terminals 150.
  • the multiple control wirings 124 each include a portion that overlaps with the multiple control terminals 150 in a plan view.
  • the control through-wires 132 are wires that individually and electrically connect the multiple control wires 124 and the multiple control terminals 150.
  • a number of control through-wires 132 (12 in this embodiment) are provided according to the number of control terminals 150.
  • the control through-wires 132 are provided at positions that overlap both the multiple control terminals 150 and the control wires 124 that correspond to the multiple control terminals 150 in a plan view.
  • the boot wiring 125 is a wiring for electrically connecting the drive chip 160 and the boot terminals 146 to 148. Multiple boot wirings 125 (three in this embodiment) are provided according to the number of boot terminals 146 to 148.
  • the boot through wiring 133 is a wiring that electrically connects the multiple boot wirings 125 and the boot terminals 146-148 individually.
  • a plurality of boot through wirings 133 (three in this embodiment) are provided according to the number of boot wirings 125.
  • the boot through wiring 133 is provided at a position that overlaps both the boot terminals 146-148 and the boot wirings 125 that correspond to the boot terminals 146-148 in a plan view.
  • the first terminal wiring 126 is a wiring for electrically connecting the driving chip 160 and the driving terminal 141.
  • the first terminal wiring 126 includes a portion that overlaps with the driving terminal 141 in a plan view.
  • the first terminal through wire 134 is a wire that electrically connects the first terminal wire 126 and the drive terminal 141.
  • the first terminal through wire 134 is provided at a position that overlaps both the first terminal wire 126 and the drive terminal 141 in a plan view.
  • the second terminal wiring 127 is a wiring for electrically connecting the driving chip 160 and the driving terminal 142.
  • the second terminal wiring 127 includes a portion that overlaps with the driving terminal 142 in a plan view.
  • the second terminal through-wire 135 is a wire that electrically connects the second terminal wire 127 and the drive terminal 142.
  • the second terminal through-wire 135 is provided at a position that overlaps both the second terminal wire 127 and the drive terminal 142 in a plan view.
  • the external wiring layer 50 of the semiconductor device 10 is individually and electrically connected to the first connection wiring 121 and the drive wiring 123 by a conductive bonding material SD such as solder paste. Therefore, the semiconductor device 10 is disposed at a distance in the Z direction from the support substrate surface 110U.
  • the output through wiring 136 is a wiring that electrically connects the multiple output connection wirings 121B and the output terminals 143-145 individually.
  • a number of output through wirings 136 (three in this embodiment) are provided according to the number of output connection wirings 121B.
  • the output through wiring 136 is provided at a position that overlaps both the output terminals 143-145 and the output connection wirings 121B corresponding to the output terminals 143-145 in a plan view.
  • the second sealing resin 180 is provided on the support substrate 110.
  • the second sealing resin 180 is formed in a rectangular plate shape.
  • the four sealing side surfaces of the second sealing resin 180 are flush with the first to fourth support substrate side surfaces 110SA to 110SD of the support substrate 110.
  • the second sealing resin 180 is filled in the portion between the semiconductor device 10 and the support substrate surface 110U in the Z direction. This insulates, for example, the external wiring layer 50 of the semiconductor device 10 from the boot wiring 125.
  • the external wiring layer 50 of the semiconductor device 10 is insulated from the first connection wiring 121 and the portion of the drive wiring 123 to which the conductive bonding material SD is not applied.
  • circuit configuration of semiconductor module Next, a description will be given of the circuit configuration of the semiconductor module 100.
  • Fig. 14 shows a schematic circuit configuration relating to the GaN units 20A and 20B of the semiconductor device 10 in the semiconductor module 100. Note that the circuit configuration relating to the GaN units 20C and 20D and the circuit configuration relating to the GaN units 20E and 20F in the semiconductor module 100 are similar to the circuit configuration relating to the GaN units 20A and 20B, and therefore description thereof will be omitted.
  • the driving chip 160 includes a driver circuit GD1 that drives the GaN transistor 22 of the GaN unit 20A, a driver circuit GD2 that drives the GaN transistor 22 of the GaN unit 20B, and a boot diode BD and resistor R1 of the bootstrap circuit.
  • the bootstrap circuit includes a boot capacitor BC that is provided outside the semiconductor module 100.
  • the boot capacitor BC is electrically connected to the boot terminal 146 and the output terminal 143. More specifically, the first electrode of the boot capacitor BC is electrically connected to the boot terminal 146, and the second electrode is electrically connected to the output terminal 143.
  • the cathode of the boot diode BD is electrically connected to the boot terminal 146.
  • the anode of the boot diode BD is electrically connected to the first end of the resistor R1.
  • the second end of the resistor R1 is electrically connected to a power supply terminal (VCC) assigned to one of the multiple control terminals 150.
  • the drive terminal 141 is electrically connected to a drive power supply DV provided outside the semiconductor module 100.
  • a capacitor C1 is connected in parallel to the drive power supply DV in the conductive path connecting the drive terminal 141 and the positive electrode of the drive power supply DV.
  • the negative electrode of the drive power supply DV and the capacitor C1 are both grounded.
  • the drive terminal 142 is also grounded via a resistor R2.
  • the control terminal 150 (power supply terminal VCC) is electrically connected to a control power supply CV provided outside the semiconductor module 100.
  • a capacitor C2 is connected in parallel to the control power supply CV in the conductive path connecting the control terminal 150 and the positive electrode of the control power supply CV.
  • the negative electrode of the control power supply CV and the capacitor C2 are both grounded.
  • the driver circuit GD1 is electrically connected to the gate electrode 28 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20A.
  • the driver circuit GD1 supplies a gate control signal to the gate electrode 28 to drive the GaN transistor 22 of the GaN unit 20A.
  • the low-potential power supply terminal of the driver circuit GD1 is electrically connected to the source electrode 29 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20A.
  • the high-potential power supply terminal of the driver circuit GD1 is electrically connected to the boot terminal 146 and the cathode of the boot diode BD.
  • the driver circuit GD2 is electrically connected to the gate electrode 28 of the GaN transistor 22 of the GaN unit 20B.
  • the driver circuit GD2 supplies a gate control signal to the gate electrode 28 to drive the GaN transistor 22 of the GaN unit 20B.
  • the high-potential power supply terminal of the driver circuit GD2 is electrically connected to the second end of the resistor R1 and the control terminal 150 (power supply terminal VCC). In addition, the low-potential power supply terminal of the driver circuit GD2 is grounded.
  • the control chip 170 receives signals from outside the semiconductor module 100. Based on the input signals, the control chip 170 outputs signals to the driver circuits GD1 and GD2 to generate gate control signals for the driver circuits GD1 and GD2.
  • Figures 15 to 42 are schematic cross-sectional views showing exemplary manufacturing steps for the semiconductor device 10.
  • Figures 24 to 41 show schematic cross-sectional views of GaN units 20A and 20B.
  • GaN units 20C to 20F are similar to GaN units 20A and 20B, and therefore description thereof will be omitted.
  • Figure 42 shows the planar structure of a portion of a wafer 821, which will be described later.
  • the manufacturing method of semiconductor device 10 includes preparing a wafer 821.
  • Wafer 821 is formed in a flat plate shape with the thickness direction being in the Z direction.
  • Wafer 821 has a wafer front surface 821U and a wafer back surface 821R (see FIG. 24) that face opposite each other in the Z direction.
  • Wafer 821 constitutes substrate 21.
  • wafer 821 is formed to a size that allows tens or hundreds of substrates 21 to be formed.
  • Wafer 821 is, for example, a Si wafer.
  • the wafer 821 includes a plurality of chip formation regions 821A (see FIG. 24) on the wafer surface 821U side, in which GaN transistors 22 are formed.
  • An example of a method for manufacturing the GaN transistors 22 will be described below with reference to FIGS. 15 to 23.
  • a buffer layer 823 is formed on a wafer 821, and then an electron transit layer 824 is formed on the buffer layer 823.
  • the buffer layer 823 and the electron transit layer 824 can be epitaxially grown using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method.
  • MOCVD metal organic chemical vapor deposition
  • the buffer layer 823 may be a multi-layer buffer layer.
  • the multi-layer buffer layer may include an AlN layer (first buffer layer) formed on the wafer 821, and a graded AlGaN layer (second buffer layer) formed on the AlN layer.
  • the graded AlGaN layer may be formed, for example, by stacking three AlGaN layers with Al compositions of 75%, 50%, and 25% in that order from the side closest to the AlN layer.
  • the electron transit layer 824 formed on the buffer layer 823 may be a GaN layer.
  • an electron supply layer 825 made of a nitride semiconductor is formed on the electron transit layer 824, and then a nitride semiconductor layer 827 is formed on the electron supply layer 825.
  • the electron transit layer 824 and the nitride semiconductor layer 827 can be epitaxially grown using the MOCVD method.
  • the electron transit layer 824 is a GaN layer
  • the electron supply layer 825 may be an AlGaN layer. Therefore, the nitride semiconductor constituting the electron supply layer 825 has a larger band gap than the electron transit layer 824.
  • the nitride semiconductor layer 827 is composed of a nitride semiconductor containing an acceptor-type impurity.
  • the nitride semiconductor layer 827 containing an acceptor-type impurity can be formed by doping with Mg while growing the nitride semiconductor layer 827.
  • the nitride semiconductor layer 827 is composed of a nitride semiconductor having a smaller band gap than the electron supply layer 825.
  • the nitride semiconductor layer 827 is a semiconductor layer that constitutes the gate layer 27 (see FIG. 5).
  • a first insulating film 831 is formed. As shown in FIG. 17, the first insulating film 831 is formed on the nitride semiconductor layer 827 by, for example, a low-pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. The first insulating film 831 is formed, for example, over the entire upper surface of the nitride semiconductor layer 827.
  • the first insulating film 831 is an insulating film constituting the first insulating film 31 (see FIG. 5), and may be formed of at least one of, for example, SiN, SiO 2 , SiON, Al 2 O 3 , AlN, and AlON. In one example, the first insulating film 831 is formed of Si 3 N 4 .
  • a photoresist mask 840 is formed on the first insulating film 831.
  • the photoresist mask 840 includes an opening 840A that exposes a portion of the upper surface of the first insulating film 831.
  • the opening 840A is formed by selectively removing the photoresist mask 840 by lithography and etching.
  • the first insulating film 831 exposed in the opening 840A is removed by etching using a photoresist mask 840. This forms an opening 31A in the first insulating film 831. Dry etching, for example, is used for the etching.
  • an electrode layer 828 is formed that is connected to the nitride semiconductor layer 827 through the opening 31A.
  • the electrode layer 828 is an electrode layer that constitutes the gate electrode 28, and is, for example, a TiN layer.
  • the electrode layer 828 is formed, for example, by a sputtering method.
  • the electrode layer 828 fills the opening 31A and is formed over the entire upper surface of the first insulating film 831.
  • the nitride semiconductor layer 827, the first insulating film 831, and the electrode layer 828 are etched to form the gate layer 27, the first insulating film 31, and the gate electrode 28.
  • a resist mask 841 is formed on the electrode layer 828.
  • the resist mask 841 is formed on a portion of the upper surface of the electrode layer 828.
  • the nitride semiconductor layer 827, the first insulating film 831, and the electrode layer 828 are removed by etching using the resist mask 841.
  • the gate layer 27 is formed from the nitride semiconductor layer 827
  • the gate electrode 28 is formed from the electrode layer 828
  • the first insulating film 31 is formed from the first insulating film 831. Dry etching, for example, is used for the etching.
  • a second insulating film 832 is formed to cover the electron supply layer 825, the gate layer 27, the first insulating film 31, and the gate electrode 28.
  • the second insulating film 832 is an insulating film constituting the second insulating film 32, and is formed of, for example, LPVCD.
  • the second insulating film 832 may be formed of at least one of SiN, SiO 2 , SiON, Al 2 O 3 , AlN, and AlON.
  • the second insulating film 832 is formed of Si 3 N 4. That is, the second insulating film 832 is formed of the same material as the first insulating film 831.
  • the second insulating film 832 may be formed of a material different from that of the first insulating film 831.
  • a first opening 32A and a second opening 32B are formed so as to penetrate the second insulating film 832 and expose the electron supply layer 825.
  • the first opening 32A and the second opening 32B are formed so that the gate layer 27 is located between the first opening 32A and the second opening 32B.
  • the gate layer 27 may be located closer to the first opening 32A than the second opening 32B.
  • the first opening 32A and the second opening 32B are formed, for example, by etching.
  • the source electrode 29 and the drain electrode 30 are formed so as to be in contact with the electron supply layer 825 .
  • a metal layer 829 is first formed on the second insulating film 832.
  • the metal layer 829 is formed over the entire upper surface of the second insulating film 832.
  • the metal layer 829 is formed to fill the first opening 32A and the second opening 32B and to contact the electron supply layer 825 through the first opening 32A and the second opening 32B.
  • the metal layer 829 may include at least one of a Ti layer, a TiN layer, an Al layer, an AlSiCu layer, and an AlCu layer.
  • the metal layer 829 is selectively removed by lithography and etching. As a result, the source electrode 29 and the drain electrode 30 shown in FIG. 5 are formed.
  • a third insulating film 833 is formed on the second insulating film 832 (see FIG. 23), then a wiring layer 834 is formed on the third insulating film 833, and then a fifth insulating film 839 is formed on the wiring layer 834.
  • the source pad 35, the drain pad 36, and the gate pad 37 are formed on the fifth insulating film 839.
  • the third insulating film 833 is an insulating film constituting the third insulating film 33, and is formed by, for example, LPCVD. In one example, the third insulating film 833 is formed of SiO 2. The third insulating film 833 is formed over the entire surface of the second insulating film 832.
  • a fourth insulating film 834A is formed on the third insulating film 833.
  • the fourth insulating film 834A is an insulating film constituting the fourth insulating film 34A, and is formed by, for example, LPCVD.
  • the fourth insulating film 834A is formed of either SiN or SiO 2.
  • the fourth insulating film 834A is provided with a plurality of source wiring parts 34S, drain wiring parts 34D, and gate wiring parts 34G. More specifically, the fourth insulating film 834A is selectively removed by, for example, etching, to form grooves for forming the source wiring parts 34S, drain wiring parts 34D, and gate wiring parts 34G. Then, the source wiring parts 34S, drain wiring parts 34D, and gate wiring parts 34G are formed so as to fill the respective grooves by, for example, electrolytic plating. In this manner, the wiring layer 834 is formed.
  • a fifth insulating film 839 is formed on the wiring layer 834 by, for example, LPCVD.
  • the fifth insulating film 839 is formed, for example, over the entire upper surface of the wiring layer 834.
  • the fifth insulating film 839 is formed of either SiN or SiO2 .
  • the fifth insulating film 839 is selectively removed by, for example, etching to form grooves for forming the source pad 35, the drain pad 36, and the gate pad 37. Then, the source pad 35, the drain pad 36, and the gate pad 37 are formed so as to fill each groove by, for example, electrolytic plating.
  • the portion between the adjacent GaN transistors 22 above the wafer 821 is removed by, for example, etching.
  • the fifth insulating film 39 is formed from the fifth insulating film 839
  • the fourth insulating film 34A is formed from the fourth insulating film 834A
  • the wiring layer 34 is formed from the wiring layer 834
  • the third insulating film 33 is formed from the third insulating film 833.
  • the second insulating film 32 is formed from the second insulating film 832 shown in FIG. 23, the electron supply layer 25 (see FIG. 5) is formed from the electron supply layer 825, the electron travel layer 24 (see FIG. 5) is formed from the electron travel layer 824, and the buffer layer 23 (see FIG.
  • a wafer 821 including a plurality of chip formation regions 821A in which GaN transistors 22 are formed on the wafer surface 821U side of the wafer 821 is prepared.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 includes forming a groove 821B between adjacent chip formation regions 821A.
  • a dry film resist 842 is formed on the fifth insulating film 39, the source pad 35, the drain pad 36, and the gate pad 37.
  • the dry film resist 842 further covers the side surface of the fifth insulating film 839, the side surface of the fourth insulating film 34A of the wiring layer 34, and the side surface of the third insulating film 33.
  • the dry film resist 842 has an opening 842A that exposes the wafer 821.
  • the opening 842A exposes a portion of the wafer 821 between adjacent chip formation regions 821A.
  • a portion of the wafer 821 exposed from the opening 842A in the thickness direction is removed by dry etching using the dry film resist 842.
  • a groove 821B is formed in the wafer 821.
  • This groove 821B is formed between adjacent chip formation regions 821A of the wafer 821 in a plan view.
  • the groove 821B is formed so that its width dimension TB is smaller than the distance TA between the wiring layers 34 of the adjacent chip formation regions 821A.
  • forming the groove 821B between adjacent chip formation regions 821A is forming a groove 821B with a width dimension TB smaller than the distance TA between the wiring layers 34 of the adjacent chip formation regions 821A.
  • the dry film resist 842 is removed. Note that the width dimension TB is equal to the distance DA in FIG. 4.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 includes forming posts 40 on the source pad 35, drain pad 36, and gate pad 37 (see Figure 8) of each GaN transistor 22.
  • a seed layer 40A is formed on each of the chip formation region 821A, the exposed portion of the wafer surface 821U, and the inner surface of the groove 821B.
  • the seed layer 40A is, for example, a Ti layer.
  • a dry film resist 843 is formed on the seed layer 40A.
  • the dry film resist 843 is formed so as to fill the gap between the adjacent chip formation regions 821A including the grooves 821B.
  • the dry film resist 843 has an opening 843A that partially exposes the region of the seed layer 40A corresponding to the source pad 35 of the GaN unit 20A, and an opening 843B that partially exposes the region of the seed layer 40A corresponding to the drain pad 36 of the GaN unit 20B.
  • the dry film resist 843 has an opening that partially exposes the region of the seed layer 40A corresponding to the gate pads 37 of the GaN units 20A and 20B.
  • the dry film resist 843 also has an opening that partially exposes the region of the seed layer 40A corresponding to the drain pad 36 of the GaN unit 20A, and an opening that partially exposes the region of the seed layer 40A corresponding to the source pad 35 of the GaN unit 20B.
  • a plating layer 40B is formed so as to fill the openings 843A, 843B of the dry film resist 843.
  • the plating layer 40B is formed, for example, by electrolytic plating using the seed layer 40A as a conductive path.
  • the plating layer 40B is, for example, a Cu layer.
  • the dry film resist 843 is removed.
  • a post 40 is formed in each chip formation region 821A.
  • a source post 41 is formed on the source pad 35 of the GaN unit 20A
  • a drain post 42 is formed on the drain pad 36 of the GaN unit 20B.
  • forming the post 40 includes forming a source post 41 on the source pad 35 of one of two adjacent chip formation regions 821A, and forming a drain post 42 on the drain pad 36 of the other.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 includes forming a resin layer 860 on the wafer 821, which fills the grooves 821B and exposes the top surfaces of the posts 40.
  • the resin layer 860 is formed so as to fill the groove 821B and the space between adjacent chip formation regions 821A, and to cover the posts 40.
  • the resin layer 860 covers both the upper surface 41U of the source post 41 and the upper surface 42U of the drain post 42.
  • the resin layer 860 is formed by transfer molding or compression molding.
  • the resin layer 860 is, for example, a black epoxy resin.
  • the resin layer 860 is a layer that constitutes the first sealing resin 60.
  • the portion of the resin layer 860 filled in the groove 821B corresponds to the substrate sealing layer 62 (see FIG. 7), and the portion filled between adjacent chip formation regions 821A corresponds to the wiring sealing layer 61 (see FIG. 7). Therefore, the dimension HB of the substrate sealing layer 62 corresponds to the width dimension of the groove 821B, and the dimension HA of the wiring sealing layer 61 corresponds to the distance TA between the chip formation regions 821A. Therefore, the dimension HB of the substrate sealing layer 62 is smaller than the dimension HA of the wiring sealing layer 61.
  • both the upper surface 860U of the resin layer 860 and the upper surface of the post 40 are ground to expose the post 40 from the upper surface 860U of the resin layer 860.
  • the thickness of the resin layer 860 and the post 40 in FIG. 35 is thinner than the thickness of the resin layer 860 and the post 40 in FIG. 34.
  • the upper surface 860U of the resin layer 860 corresponds to the sealing surface 60U of the first sealing resin 60 (see FIG. 7).
  • the upper surface 860U of the resin layer 860 is flush with the upper surface 41U of the source post 41 of the GaN unit 20A and the upper surface 42U of the drain post 42 of the GaN unit 20B.
  • the upper surface 860U of the resin layer 860 is flush with the upper surface 42U of the drain post 42 of the GaN unit 20A and the upper surface 43U of the gate post 43, and the upper surface 41U of the source post 41 and the upper surface 43U of the gate post 43 of the GaN unit 20B. In this way, the upper surface 860U of the resin layer 860 is flush with the upper surfaces of the posts 40.
  • forming the resin layer 860 on the wafer 821 with the upper surfaces of the posts 40 exposed includes forming the resin layer 860 so as to fill the grooves 821B and the spaces between adjacent chip formation regions 821A and cover the posts 40, and exposing the posts 40 from the upper surface 860U of the resin layer 860 by grinding both the upper surface 860U of the resin layer 860 and the upper surfaces of the posts 40.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 includes forming an external wiring layer 50.
  • a seed layer 50A is formed on an upper surface 860U of a resin layer 860 and the upper surface of a post 40.
  • the seed layer 50A is, for example, a Ti layer.
  • a dry film resist 844 is formed on the seed layer 50A.
  • the dry film resist 844 has an opening 844A that exposes the seed layer 50A in the portion where the connection wiring layer 51 (see FIG. 7) is to be formed.
  • the dry film resist 844 has openings that expose the seed layer 50A in which the drain wiring layer 52, the source wiring layer 53, the first gate wiring layer 54, and the second gate wiring layer 55 (all see FIG. 7 and FIG. 8) are to be formed.
  • a plating layer 50B is formed so as to fill the openings 844A of the dry film resist 844.
  • the plating layer 50B is formed, for example, by electrolytic plating using the seed layer 50A as a conductive path.
  • the plating layer 50B is, for example, a Cu layer.
  • the dry film resist 844 is removed.
  • connection wiring layer 51 is formed.
  • the manufacturing method of the semiconductor device 10 includes forming the connection wiring layer 51, which electrically connects the source post 41 and the drain post 42 to each other, on the upper surface 860U of the resin layer 860. Through the above steps, the external wiring layer 50 is formed.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 includes grinding the wafer 821 from the wafer back surface 821R to expose the resin layer 860 in the grooves 821B, thereby electrically isolating the wafer 821 for each chip formation region 821A, and forming a substrate 21 on which a GaN transistor 22 is formed.
  • the portion of the resin layer 860 that fills the groove 821B (substrate sealing layer 62) is also partially ground in the thickness direction.
  • the wafer 821 is divided into each chip formation region 821A.
  • the substrate 21 is formed. Since the resin layer 860 is interposed between adjacent substrates 21, the substrates 21 are insulated for each chip formation region 821A.
  • grinding marks are formed on both the back surface 860R of the resin layer 860 and the substrate back surface 21R of the substrate 21.
  • the back surface 860R of the resin layer 860 and the substrate back surface 21R of the substrate 21 are flush with each other. In other words, the substrate back surface 21R of the substrate 21 is exposed from the back surface 860R of the resin layer 860.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 includes forming a plating layer 50C on the surface of the external wiring layer 50.
  • the plating layer 50C is formed by, for example, electroless plating.
  • the plating layer 50C is formed on the upper surface and side surfaces of the connection wiring layer 51.
  • the plating layer 50C is a layered structure of nickel (Ni), palladium (Pd), and gold (Au), or a layered structure of Ni/Au.
  • the method of manufacturing the semiconductor device 10 includes cutting the resin layer 860 to separate the semiconductor device 10 so as to include multiple (six in the example of FIG. 42) chip formation regions 821A in which the source posts 41 and the drain posts 42 are electrically connected by the connection wiring layer 51.
  • the semiconductor device 10 is separated into individual pieces after the connection wiring layer 51 is formed (after the process of FIG. 41).
  • multiple semiconductor devices 10 are formed on the wafer 821.
  • a dicing blade is used to cut the resin layer 860 along the cutting lines CL shown in FIG. 42. This results in individual semiconductor devices 10 including the GaN units 20A-20F (see FIG. 2). Through the above steps, the semiconductor device 10 is manufactured.
  • wires and clips are generally used as components for electrically connecting the source pads 35 (source posts 41) of the GaN units 20A, 20C, and 20E to the drain pads 36 (drain posts 42) of the GaN units 20B, 20D, and 20F.
  • the source pads 35 (source posts 41) of the GaN units 20A, 20C, and 20E to the drain pads 36 (drain posts 42) of the GaN units 20B, 20D, and 20F are electrically connected by wires, it is difficult to reduce the distance in the Z direction from the sealing surface 60U of the first sealing resin 60 to the top of the wire because the wires are formed in a mountain shape. This problem also occurs with clips.
  • the source pads 35 (source posts 41) of the GaN units 20A, 20C, and 20E and the drain pads 36 (drain posts 42) of the GaN units 20B, 20D, and 20F are electrically connected by a connection wiring layer 51 provided on the sealing surface 60U of the first sealing resin 60.
  • the connection wiring layer 51 is formed in a plate shape that contacts the sealing surface 60U, in other words, the connection wiring layer 51 is not separated in the Z direction from the sealing surface 60U. For this reason, the distance in the Z direction between the sealing surface 60U and the upper surface of the connection wiring layer 51 can be made smaller than the distance in the Z direction from the sealing surface 60U to the top of the wire.
  • the connection wiring layer 51 can be formed thinner than the clip.
  • the semiconductor device 10 can be made thinner.
  • the GaN units 20A-20F are formed by adjacent chip formation regions 821A on the wafer 821. This makes it possible to reduce the variation in the characteristics of the GaN transistors 22 in the GaN units 20A-20F of the semiconductor device 10.
  • the GaN units 20A to 20F are individually sealed with the first sealing resin, that is, when six semiconductor devices corresponding to the GaN units 20A to 20F are mounted on the support substrate 110, it is necessary to leave a large distance between adjacent semiconductor devices, taking into account variations in chip mounting due to mounting machines.
  • the wafer back surface 821R of the wafer 821 is ground.
  • the substrate 21 is separated for each of the GaN units 20A to 20F due to the grooves 821B formed in the wafer 821.
  • the GaN units 20A to 20F are maintained in a uniform state at the wafer level. Therefore, there is no need to consider variations in chip mounting due to the mounting machine, and the substrate area required for mounting the semiconductor device 10 of this embodiment is smaller than the substrate area required for individually mounting six semiconductor devices. Therefore, the semiconductor module 100 can be made smaller.
  • the semiconductor device 10 since the semiconductor device 10 includes six GaN units 20A to 20F, the time required for mounting can be shortened compared to the case where six semiconductor devices corresponding to the GaN units 20A to 20F are individually mounted.
  • the semiconductor device 10 of this embodiment includes six GaN units 20A-20F.
  • the semiconductor device 10 is separated into six GaN units 20A-20F by dicing. This allows the distance DA between adjacent GaN units to be smaller than when the GaN units 20A-20F are separated into individual semiconductor devices. This allows the semiconductor device 10 of this embodiment to be smaller in size than when the GaN units 20A-20F are separated into individual semiconductor devices.
  • the semiconductor device 10 includes a first sealing resin 60 having a sealing surface 60U and a sealing back surface 60R facing the opposite side to the sealing surface 60U, and a plurality of GaN units 20A, 20B arranged in the first sealing resin 60 at a distance from each other in a first direction (Y direction) perpendicular to the thickness direction (Z direction) of the first sealing resin 60.
  • the GaN units 20A, 20B include a substrate 21 having a substrate surface 21U facing the same side as the sealing surface 60U and a substrate back surface 21R facing the same side as the sealing back surface 60R, a GaN transistor 22 arranged on the substrate surface 21U side, and posts 40 arranged on the source pad 35, drain pad 36, and gate pad 37 of each GaN transistor 22 and exposed from the first sealing resin 60.
  • the post 40 includes a source post 41 formed on the source pad 35 of one of the two GaN units 20A, 20B adjacent in the first direction (Y direction), and a drain post 42 formed on the drain pad 36 of the other of the two GaN units 20A, 20B adjacent in the first direction (Y direction).
  • the semiconductor device 10 includes a connection wiring layer 51 provided on the sealing surface 60U, which electrically connects the source post 41 and the drain post 42 to each other.
  • the electrical connection configuration between the source post 41 and the drain post 42 using the connection wiring layer 51 can make the connection thinner in the Z direction compared to an electrical connection configuration between the source post 41 and the drain post 42 using a wire, clip, etc. Therefore, the semiconductor device 10 can be made thinner compared to an electrical connection configuration between the source post 41 and the drain post 42 using a wire, clip, etc.
  • the substrate rear surfaces 21 R of the multiple substrates 21 are each exposed from the sealing rear surface 60 R of the first sealing resin 60 . According to this configuration, heat from the GaN transistor 22 is easily dissipated from the substrate 21 through the substrate rear surface 21R to the outside of the semiconductor device 10. Therefore, the heat dissipation performance of the semiconductor device 10 can be improved.
  • the multiple substrate rear surfaces 21R are flush with the sealing rear surface 60R. According to this configuration, when the semiconductor device 10 is mounted, for example, on a supporting substrate 110, tilting of the semiconductor device 10 relative to the supporting substrate surface 110U of the supporting substrate 110 due to the difference in the Z-direction positions of the substrate back surface 21R and the sealing back surface 60R can be suppressed.
  • connection wiring layer 51 that electrically connects the source post 41 and the drain post 42 can be easily formed on the sealing surface 60U.
  • Each GaN transistor 22 includes a drain electrode 30, a source electrode 29, and a gate electrode 28, and a wiring layer 34 provided on the substrate 21 and electrically connecting the drain electrode 30, the source electrode 29, and the gate electrode 28 to a drain pad 36, a source pad 35, and a gate pad 37, respectively.
  • the first sealing resin 60 covers the multiple wiring layers 34 and is provided so as to be interposed between the wiring layers 34 of each of the two GaN units 20A, 20B adjacent to each other in the first direction (Y direction).
  • the first sealing resin 60 interposed between the wiring layers 34 of the GaN units 20A and 20B can improve the insulation performance of the GaN transistors 22 of the GaN units 20A and 20B.
  • a method for manufacturing a semiconductor device 10 includes preparing a wafer 821 having a wafer front surface 821U and a wafer back surface 821R, the wafer 821 including a plurality of chip formation regions 821A in which GaN transistors 22 are formed on the wafer front surface 821U side, forming grooves 821B between adjacent chip formation regions 821A, forming posts 40 on the source pad 35, drain pad 36, and gate pad 37 of each GaN transistor 22, forming a resin layer 860 on the wafer 821 that fills the grooves 821B and exposes the upper surfaces of the posts 40, and grinding the wafer 821 from the wafer back surface 821R to expose the resin layer 860 in the grooves 821B, thereby electrically isolating the wafer 821 for each chip formation region 821A, to form a substrate 21 in which GaN transistors 22 are formed.
  • the posts 40 include a source post 41 and a drain post 42, and the source post 41 is formed on one of the source pads 35 of two adjacent chip formation regions 821A, and the drain post 42 is formed on the other drain pad 36.
  • the manufacturing method of the semiconductor device 10 includes forming a connection wiring layer 51 that electrically connects the source post 41 and the drain post 42 to each other on the upper surface 860U of the resin layer 860.
  • the electrical connection configuration between the source post 41 and the drain post 42 using the connection wiring layer 51 can make the connection configuration thinner in the Z direction compared to an electrical connection configuration between the source post 41 and the drain post 42 using a wire, clip, etc. Therefore, the semiconductor device 10 can be made thinner compared to an electrical connection configuration between the source post 41 and the drain post 42 using a wire, clip, etc.
  • the method for manufacturing the semiconductor device 10 further includes, after forming the connection wiring layer 51, cutting the resin layer 860 to separate the semiconductor device 10 into individual pieces so as to include a plurality of chip formation regions 821A in which the drain posts 42 and the source posts 41 are connected to each other by the connection wiring layer 51.
  • the semiconductor device 10 is formed by multiple adjacent chip formation regions 821A on the wafer 821, so that a semiconductor device 10 with small variation in characteristics among the multiple GaN transistors 22 can be manufactured.
  • Forming the resin layer 860 on the wafer 821, with the upper surfaces of the posts 40 exposed further includes forming the resin layer 860 so as to fill the grooves 821B and the spaces between adjacent chip formation regions 821A and cover the posts 40, and exposing the posts 40 from the upper surface 860U of the resin layer 860 by grinding both the upper surface 860U of the resin layer 860 and the upper surfaces of the posts 40.
  • This configuration allows the thickness of the resin layer 860 on the source pad 35, drain pad 36, and gate pad 37, and the thickness of the post 40 to be reduced. This allows the semiconductor device 10 to be made thinner.
  • the semiconductor module 100 includes a first connection wiring 121 provided on the support substrate 110 and electrically connecting the driving chip 160 and the semiconductor device 10, and a second connection wiring 122 provided on the support substrate 110 and electrically connecting the control chip 170 and the driving chip 160.
  • the semiconductor device 10 and the drive chip 160 are electrically connected, and the control chip 170 and the drive chip 160 are electrically connected. Therefore, the conductive path between the semiconductor device 10 and the drive chip 160 can be made shorter compared to when the semiconductor device 10 and the drive chip 160 are electrically connected outside the semiconductor module 100. Also, the conductive path between the drive chip 160 and the control chip 170 can be made shorter compared to when the drive chip 160 and the control chip 170 are electrically connected outside the semiconductor module 100.
  • the semiconductor device 10 may include two GaN units.
  • the two GaN units are referred to as "GaN unit 20A" and "GaN unit 20B.”
  • the GaN unit 20A and the GaN unit 20B are disposed adjacent to each other in the Y direction (first direction).
  • the configuration of the GaN units 20A, 20B of this modified example is the same as that of the GaN units 20A, 20B of the above embodiment, as shown in Figures 43 to 45.
  • the first sealing resin 60 is formed in a rectangular shape with the Y direction being the longitudinal direction and the X direction being the lateral direction in a plan view.
  • both the substrate back surface 21R of the substrate 21 of the GaN unit 20A and the substrate back surface 21R of the substrate 21 of the GaN unit 20B are exposed from the sealing back surface 60R of the first sealing resin 60.
  • the substrate back surface 21R of the substrate 21 of the GaN unit 20A and the substrate back surface 21R of the substrate 21 of the GaN unit 20B are arranged to be aligned with each other in the X direction and spaced apart from each other in the Y direction.
  • the rear surface 21R of the substrate 21 of the GaN unit 20A, the rear surface 21R of the substrate 21 of the GaN unit 20B, and the sealing rear surface 60R are flush with each other.
  • the rear surface 21R of the substrate 21 of the GaN unit 20A, the rear surface 21R of the substrate 21 of the GaN unit 20B, and the sealing rear surface 60R are ground, so that the rear surface 21R of the substrate 21 of the GaN unit 20A, the rear surface 21R of the substrate 21 of the GaN unit 20B, and the sealing rear surface 60R are flush with each other. Therefore, grinding marks are formed on the rear surface 21R of the substrate 21 of the GaN unit 20A, the rear surface 21R of the substrate 21 of the GaN unit 20B, and the sealing rear surface 60R.
  • the semiconductor device 10 may include four GaN units.
  • the four GaN units may be configured such that two sets of GaN units adjacent to each other in the Y direction (first direction) are arranged at a distance from each other in the X direction (second direction).
  • the semiconductor device 10 may also include eight or more GaN units.
  • the substrate back surface 21R of the substrate 21 of at least one of the GaN units 20A to 20F of the semiconductor device 10 does not have to be flush with the sealing back surface 60R of the first sealing resin 60.
  • the rear surface 21R of the substrate 21 of at least one of the GaN units 20A to 20F of the semiconductor device 10 does not have to be exposed from the first sealing resin 60.
  • the first sealing resin 60 may be configured to cover the rear surface 21R of the substrate 21 of at least one of the GaN units 20A to 20F.
  • grinding marks do not have to be formed on at least one of the substrate back surface 21R of the substrate 21 of the GaN units 20A-20F and the sealing back surface 60R of the first sealing resin 60.
  • the upper surface 41U of the source post 41, the upper surface 42U of the drain post 42, and the sealing surface 60U of the first sealing resin 60 in the post 40 do not have to be flush.
  • the upper surface 41U of the source post 41 and the upper surface 42U of the drain post 42 may be configured to protrude from the sealing surface 60U.
  • the dimension HA of the wiring sealing layer 61 in the first sealing resin 60 may be equal to the dimension HB of the substrate sealing layer 62. Also, the dimension HA of the wiring sealing layer 61 may be smaller than the dimension HB of the substrate sealing layer 62.
  • the first sealing resin 60 may be provided so as not to be interposed between the wiring layers 34 of two adjacent GaN units in the GaN units 20A to 20F.
  • the first sealing resin 60 may not cover at least one of the drain pad 36 , the source pad 35 , and the gate pad 37 .
  • the nitride semiconductor is not limited to GaN.
  • other typical examples of nitride semiconductors include aluminum nitride and indium nitride (InN). These can generally be expressed as Al x In y Ga 1-x-y N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x+y ⁇ 1).
  • the gate layer 27 includes a gate layer body 27A, a source extension 27B extending from the gate layer body 27A toward the source contact portion 29A (see FIG. 5) of the source electrode 29, and a drain extension 27C extending from the gate layer body 27A toward the drain electrode 30 (see FIG. 5).
  • the gate layer body 27A includes an upper surface 27U of the gate layer 27.
  • the lower surface 27R of the gate layer 27 is composed of the lower surface of the gate layer body 27A, the lower surface of the source extension 27B, and the lower surface of the drain extension 27C. Therefore, the lower surface 27R of the gate layer 27 has a larger area than the upper surface 27U.
  • the gate layer main body portion 27A is located between the source extension portion 27B and the drain extension portion 27C, and is formed integrally with the source extension portion 27B and the drain extension portion 27C.
  • the gate layer main body portion 27A corresponds to a relatively thick portion of the gate layer 27.
  • Both the source extension 27B and the drain extension 27C are thinner than the gate layer main body 27A. Both the source extension 27B and the drain extension 27C may have a thickness that is half or less than the thickness of the gate layer main body 27A.
  • the drain extension 27C may extend further toward the outside of the gate layer main body 27A than the source extension 27B in a planar view. That is, the drain extension 27C may have a dimension in the X-axis direction that is larger than that of the source extension 27B.
  • the source extension 27B may have a dimension in the X-axis direction that is, for example, 0.2 ⁇ m or more and 0.3 ⁇ m or less.
  • the drain extension 27C may have a dimension in the X-axis direction that is, for example, 0.2 ⁇ m or more and 0.6 ⁇ m or less.
  • one of the source extension portion 27B and the drain extension portion 27C may be omitted from the gate layer 27.
  • one of the source extension portion 27B and the drain extension portion 27C in the gate layer 27 can be suppressed.
  • the number of gate pads 37 of the semiconductor device 10 can be changed arbitrarily.
  • the semiconductor device 10 may include one gate pad 37.
  • the source field plate portion 29B of the source electrode 29 of the semiconductor device 10 may be provided at a position spaced apart from the second insulating film 32 in the Z direction.
  • the first insulating film 31 may be omitted from the semiconductor device 10.
  • the gate electrode 28 may be provided so as to be in contact with the entire surface of the gate layer 27.
  • the gate electrode 28 may also be provided so that its width is smaller than the width of the gate layer 27.
  • the source post 41 of the GaN unit 20A and the drain post 42 of the GaN unit 20B may be electrically connected by, for example, a wire or a clip.
  • the source post 41 of the GaN unit 20C and the drain post 42 of the GaN unit 20D may be electrically connected by, for example, a wire or a clip.
  • the source post 41 of the GaN unit 20E and the drain post 42 of the GaN unit 20F may be electrically connected by, for example, a wire or a clip.
  • the resin layer 860 Before the connection wiring layer 51 is formed, the resin layer 860 may be cut to include a plurality of chip formation regions 821A, thereby dividing the semiconductor device 10 into individual pieces.
  • the resin layer 860 may be formed by transfer molding or compression molding so that the upper surfaces of the posts 40 are exposed from the resin layer 860. In this case, the process of grinding both the upper surface 860U of the resin layer 860 and the upper surfaces of the posts 40 is omitted.
  • the semiconductor device 10 and the driver chip 160 may be electrically connected to each other outside the semiconductor module 100 .
  • the driving chip 160 and the control chip 170 may be electrically connected to each other outside the semiconductor module 100 .
  • the control chip 170 may be omitted from the semiconductor module 100.
  • third connection wiring that electrically connects the drive chip 160 and the multiple control terminals 150 individually is provided on the support substrate 110.
  • the boot terminals 146 to 148 may be omitted from the semiconductor module 100.
  • the boot wiring 125 may also be omitted.
  • the second sealing resin 180 may be omitted from the semiconductor module 100 .
  • the term “on” as used in this disclosure includes the meanings “on” and “above” unless the context clearly indicates otherwise.
  • the expression “a first element is mounted on a second element” is intended to mean that in some embodiments, the first element may be directly disposed on the second element in contact with the second element, while in other embodiments, the first element may be disposed above the second element without contacting the second element.
  • the term “on” does not exclude a structure in which another element is formed between the first element and the second element.
  • the Z-axis direction used in this disclosure does not necessarily have to be the vertical direction, nor does it have to be perfectly aligned with the vertical direction. Therefore, the various structures according to this disclosure are not limited to the "up” and “down” in the Z-axis direction described in this specification being “up” and “down” in the vertical direction.
  • the X-axis direction may be the vertical direction
  • the Y-axis direction may be the vertical direction.
  • the GaN unit (20A, 20B) is A substrate (21) having a substrate front surface (21U) facing the same side as the sealing front surface (60U) and a substrate back surface (21R) facing the same side as the sealing back surface (60R);
  • the post (40) is a source post (41) formed on the source pad (35) of one (20
  • Appendix A2 The semiconductor device according to Appendix A1, wherein a plurality of the substrate rear surfaces (21R) are exposed from the sealing rear surface (60R).
  • Appendix A3 The semiconductor device according to Appendix A2, wherein the plurality of substrate back surfaces (21R) are flush with the sealing back surface (60R).
  • Appendix A4 The semiconductor device according to Appendix A3, wherein grinding marks are formed on a plurality of the substrate rear surfaces (21R) and the sealing rear surface (60R).
  • Appendix A5 The semiconductor device according to any one of Appendices A1 to A3, wherein an upper surface (41U) of the source post (41), an upper surface (42U) of the drain post (42), and the sealing surface (60U) are flush with each other.
  • Each of the GaN units (20A, 20B) is a drain electrode (30), a source electrode (29), and a gate electrode (28); a wiring layer (34) provided on the substrate (21) and electrically connecting the drain electrode (30), the source electrode (29), and the gate electrode (28) to the drain pad (36), the source pad (35), and the gate pad (37), respectively;
  • the semiconductor device according to any one of Appendices A1 to A4, wherein the first sealing resin (60) covers the plurality of wiring layers (34) and is provided so as to be interposed between the wiring layers (34) of each of the two GaN units (20A, 20B) adjacent to each other in the first direction (Y direction).
  • the first sealing resin (60) is A wiring sealing layer (61) interposed between two of the wiring layers (34) adjacent to each other in the first direction (Y direction); a substrate sealing layer (62) interposed between two of the substrates (21) adjacent to each other in the first direction (Y direction); The semiconductor device according to Appendix A6, wherein a dimension (HA) of the wiring sealing layer (61) in the first direction (Y direction) is larger than a dimension (HB) of the substrate sealing layer (62) in the first direction (Y direction).
  • a direction perpendicular to both the thickness direction (Z direction) of the first sealing resin (60) and the first direction (Y direction) is defined as a second direction (X direction)
  • the plurality of GaN units are configured by six GaN units (20A to 20F) arranged in three groups (20A, 20B/20C, 20D/20E, 20F) of two GaN units adjacent to each other in the first direction (Y direction) at a distance from each other in the second direction (X direction).
  • the semiconductor device according to any one of Appendices A1 to A8.
  • Appendix A12 A first connection wiring (121) provided on the support substrate (110) and electrically connecting the driving chip (160) and the semiconductor device (10);
  • the support substrate (110) has a support substrate front surface (110U) and a support substrate back surface (110R) facing the opposite side to the support substrate front surface (110U), Driving terminals (141, 142) and a control terminal (150) provided on the rear surface (110R) of the support substrate;
  • a driving wiring (123) provided on the surface (110U) of the support substrate and electrically connected to the semiconductor device (10);
  • the semiconductor module described in Appendix A12 further comprising: a control through wiring (132) that penetrates the support substrate (110) in a thickness direction (Z direction) of the support substrate (110) and electrically connects the control terminal (150) and the control wiring (124).
  • a wafer (821) is prepared, which has a wafer front surface (821U) and a wafer back surface (821R), and includes a plurality of chip formation regions (821A) in which GaN transistors (22) are formed on the wafer front surface (821U) side; forming a groove (821B) between adjacent chip forming regions (821A); forming posts (40) on the source pad (35), drain pad (36), and gate pad (37) of each of the GaN transistors (22); forming a resin layer (860) on the wafer (821) so as to fill the grooves (821B) and expose the upper surfaces of the posts (40); grinding the wafer (821) from the back surface (821R) of the wafer to expose the resin layer (860) in the grooves (821B), thereby electrically isolating the wafer (821) for each of the chip formation regions (821A) to form a substrate (21) on which the GaN transistors (22) are formed;
  • the posts (40) include a source post
  • the GaN transistor (22) is a source electrode (29), a drain electrode (30), and a gate electrode (28); a wiring layer (834) electrically connected to each of the source electrode (29), the drain electrode (30), and the gate electrode (28);
  • [Appendix A17] forming the resin layer (860) on the wafer (821) with the upper surfaces of the posts (40) exposed, forming the resin layer (860) so as to fill the groove (821B) and the space between the adjacent chip forming regions (821A) and to cover the post (40);
  • Appendix A18 The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Appendices A15 to A17, further comprising, after forming the connection wiring layer (51), cutting the resin layer (860) to individualize the semiconductor device (10) so as to include a plurality of chip formation regions (821A) in which the drain posts (42) and the source posts (41) are connected to each other by the connection wiring layer (51).
  • Appendix A20 The semiconductor module according to Appendix A19, further comprising a second sealing resin (180) that seals the semiconductor device (10) and the driver chip (160).
  • the semiconductor device further includes a control chip (170) disposed on the support substrate (110) and electrically connected to the driving chip (160);
  • a wafer (821) is prepared, which has a wafer front surface (821U) and a wafer back surface (821R), and includes a plurality of chip formation regions (821A) in which GaN transistors (22) are formed on the wafer front surface (821U) side; forming a groove (821B) between adjacent chip forming regions (821A); forming posts (40) on the source pad (35), drain pad (36), and gate pad (37) of each of the GaN transistors (22); forming a resin layer (860) on the wafer (821) so as to fill the grooves (821B) and expose the upper surfaces of the posts (40); and grinding the wafer (821) from a back surface (821R) of the wafer to expose the resin layer (860) in the grooves (821B), thereby electrically isolating the wafer (821) for each chip formation region (821A) to form a substrate (21) on which the GaN transistors (22) are formed.

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Abstract

半導体装置は、第1封止樹脂内において、Y方向に互いに離隔して複数設けられたGaNユニットを備える。GaNユニットは、基板と、基板の基板表面の側に設けられたGaNトランジスタと、各GaNトランジスタのソースパッド、ドレインパッド、およびゲートパッド上に設けられ、第1封止樹脂から露出するポストと、を含む。ポストは、Y方向に隣り合う2つのGaNユニットのうちの一方のソースパッド上に形成されたソース用ポストと、Y方向に隣り合う2つのGaNユニットのうちの他方のドレインパッド上に形成されたドレイン用ポストと、を含む。半導体装置は、封止表面上に設けられ、ソース用ポストとドレイン用ポストとを互いに電気的に接続する接続配線層を備える。

Description

半導体装置、半導体モジュール、および半導体装置の製造方法
 本開示は、半導体装置、半導体モジュール、および半導体装置の製造方法に関する。
 導電層が形成された基板と、基板に実装された複数のスイッチング素子とを備え、ワイヤによって複数のスイッチング素子が導電層に電気的に接続された半導体装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
特開2018-182330号公報
 ところで、ワイヤは、各スイッチング素子の上面から山形に形成されたうえで導電層に接合される。このため、半導体装置の低背化に改善の余地がある。
 本開示の一態様である半導体装置は、封止表面と、前記封止表面とは反対側を向く封止裏面とを有する第1封止樹脂と、前記第1封止樹脂内において、前記第1封止樹脂の厚さ方向と直交する第1方向に互いに離隔して複数設けられたGaNユニットと、を備え、前記GaNユニットは、前記封止表面と同じ側を向く基板表面と、前記封止裏面と同じ側を向く基板裏面とを有する基板と、前記基板表面の側に設けられたGaNトランジスタと、前記各GaNトランジスタのソースパッド、ドレインパッド、およびゲートパッド上に設けられ、前記第1封止樹脂から露出するポストと、を含み、前記ポストは、前記第1方向に隣り合う2つの前記GaNユニットのうち一方の前記ソースパッド上に形成されたソース用ポストと、前記第1方向に隣り合う2つの前記GaNユニットのうち他方の前記ドレインパッド上に形成されたドレイン用ポストと、を含み、前記封止表面上に設けられ、前記ソース用ポストと前記ドレイン用ポストとを互いに電気的に接続する接続配線層を備える。
 本開示の一態様である半導体モジュールは、支持基板と、前記支持基板上に配置された前記半導体装置と、前記支持基板上に配置され、前記半導体装置と電気的に接続された駆動用チップと、前記支持基板上に配置され、前記駆動用チップと電気的に接続された制御用チップと、前記半導体装置、前記制御用チップ、および前記駆動用チップを封止する第2封止樹脂と、を備える。
 本開示の一態様である半導体装置の製造方法は、ウエハ表面およびウエハ裏面を有し、前記ウエハ表面の側にGaNトランジスタが形成された複数のチップ形成領域を含むウエハを用意すること、隣り合う前記チップ形成領域の間に溝を形成すること、前記各GaNトランジスタのソースパッド、ドレインパッド、およびゲートパッド上にそれぞれポストを形成すること、前記溝に充填され、前記ポストの上面が露出された樹脂層を前記ウエハ上に形成すること、前記ウエハを前記ウエハ裏面から研削して前記溝内の前記樹脂層を露出することによって前記チップ形成領域ごとに前記ウエハを電気的に分離して前記GaNトランジスタが形成された基板を形成すること、を含み、前記ポストはソース用ポストとドレイン用ポストとを含み、隣り合う2つの前記チップ形成領域の一方のソースパッド上に前記ソース用ポストを形成し、他方のドレインパッド上に前記ドレイン用ポストを形成し、前記ソース用ポストと前記ドレイン用ポストとを互いに電気的に接続する接続配線層を前記樹脂層の上面に形成することを含む。
 上記半導体装置、半導体モジュール、および半導体装置の製造方法によれば、半導体装置の低背化を図ることができる。
図1は、一実施形態に係る例示的な半導体装置の斜視図である。 図2は、図1の半導体装置の内部構造を示す例示的な概略平面図である。 図3は、図1の半導体装置における1つのGaNユニットの概略平面図である。 図4は、図1の半導体装置の裏面図である。 図5は、図1の半導体装置のGaNトランジスタの概略断面図である。 図6は、図5のGaNトランジスタの概略平面図である。 図7は、図2のF7-F7線で半導体装置を切断した概略断面図である。 図8は、図2のF8-F8線で半導体装置を切断した概略断面図である。 図9は、図1の半導体装置の回路図である。 図10は、一実施形態に係る例示的な半導体モジュールの内部構造を示す概略平面図である。 図11は、図10の半導体モジュールにおける半導体装置およびその周辺の拡大図である。 図12は、図10の半導体モジュールの裏面図である。 図13は、図10のF13-F13線で半導体モジュールを切断した概略断面図である。 図14は、図10の半導体モジュールの回路構成の一部を示す回路図である。 図15は、図1の半導体装置の例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図16は、図15に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図17は、図16に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図18は、図17に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図19は、図18に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図20は、図19に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図21は、図20に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図22は、図21に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図23は、図22に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図24は、図23に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図25は、図24に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図26は、図25に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図27は、図26に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図28は、図27に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図29は、図28に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図30は、図29に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図31は、図30に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図32は、図31に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図33は、図32に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図34は、図33に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図35は、図34に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図36は、図35に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図37は、図36に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図38は、図37に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図39は、図38に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図40は、図39に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図41は、図40に続く例示的な製造工程を示す概略断面図である。 図42は、図41に続く例示的な製造工程を示す概略平面図である。 図43は、変更例の半導体装置の斜視図である。 図44は、図43の半導体装置の内部構造を示す例示的な概略平面図である。 図45は、図43の半導体装置の裏面図である。 図46は、変更例の半導体装置におけるGaNトランジスタの概略断面図である。
 以下、添付図面を参照して本開示の半導体装置および半導体モジュールのいくつかの実施形態を説明する。なお、説明を簡単かつ明確にするため、図面に示される構成要素は必ずしも一定の縮尺で描かれていない。また、理解を容易にするため、断面図では、ハッチング線が省略されている場合がある。添付の図面は、本開示の実施形態を例示するに過ぎず、本開示を制限するものとみなされるべきではない。
 以下の詳細な説明は、本開示の例示的な実施形態を具体化する装置、システム、および方法を含む。この詳細な説明は本来説明のためのものに過ぎず、本開示の実施形態またはこのような実施形態の適用および使用を制限することを意図しない。
 [半導体装置の全体構成]
 図1は、一実施形態の半導体装置10の外観を示す斜視図である。
 図1に示すように、半導体装置10は、矩形平板状の第1封止樹脂60と、第1封止樹脂60から露出した外部配線層50と、を備える。ここで、第1封止樹脂60の厚さ方向を「Z方向」とする。Z方向と直交する方向のうち互いに直交する2方向をそれぞれ「X方向」および「Y方向」とする。また、本明細書において、「平面視」とは、半導体装置10を第1封止樹脂60の厚さ方向(Z方向)から視ることをいう。第1封止樹脂60は、平面視において、X方向が長手方向となり、Y方向が短手方向となる矩形状である。
 第1封止樹脂60は、Z方向において互いに反対側を向く封止表面60Uおよび封止裏面60Rと、封止表面60Uおよび封止裏面60Rと交差する第1~第4封止側面60SA~60SDと、を有する。図1の例では、封止表面60Uおよび封止裏面60Rの双方は、Z方向と直交した平面として形成されている。一例では、第1~第4封止側面60SA~60SDは、封止表面60Uおよび封止裏面60Rと直交する平面である。第1封止側面60SAおよび第2封止側面60SBは第1封止樹脂60のX方向の両端面を構成し、第3封止側面60SCおよび第4封止側面60SDは第1封止樹脂60のY方向の両端面を構成している。
 外部配線層50は、封止表面60Uから露出している。外部配線層50は、封止表面60U上に設けられている。外部配線層50は、接続配線層51、ドレイン配線層52、ソース配線層53、第1ゲート配線層54、および第2ゲート配線層55を含む。接続配線層51、ドレイン配線層52、ソース配線層53、第1ゲート配線層54、および第2ゲート配線層55の各々は、複数(図1の例では3つ)設けられている。接続配線層51、ドレイン配線層52、ソース配線層53、第1ゲート配線層54、および第2ゲート配線層55は、第1封止樹脂60の厚さ方向と直交する方向において互いに離隔して設けられている。図1の例では、Y方向に互いに離隔して配置された接続配線層51、ドレイン配線層52、ソース配線層53、第1ゲート配線層54、および第2ゲート配線層55の組が、X方向において互いに離隔して3つ配列されている。平面視において、第4封止側面60SDから第3封止側面60SCに向けて、ドレイン配線層52、第1ゲート配線層54、接続配線層51、第2ゲート配線層55、およびソース配線層53の順に配列されている。
 平面視において、複数の接続配線層51は、第1封止樹脂60のY方向の中央に配置されている。複数の接続配線層51は、Y方向において互いに揃った状態でX方向において互いに離隔して配列されている。各接続配線層51は、平面視において矩形状に形成されている。
 平面視において、複数のドレイン配線層52は、Y方向において第1封止樹脂60の第4封止側面60SD寄りの端部に配置されている。複数のドレイン配線層52は、Y方向において互いに揃った状態でX方向において互いに離隔して配列されている。各ドレイン配線層52は、平面視においてX方向に延びる帯状に形成されている。
 平面視において、複数のソース配線層53は、Y方向において第1封止樹脂60の第3封止側面60SC寄りの端部に配置されている。複数のソース配線層53は、Y方向において互いに揃った状態でX方向において互いに離隔して配列されている。各ソース配線層53は、平面視においてX方向に延びる帯状に形成されている。
 平面視において、複数の第1ゲート配線層54は、Y方向において複数のドレイン配線層52よりも第3封止側面60SC寄りに配置されている。複数の第1ゲート配線層54は、Y方向において互いに揃った状態でX方向において互いに離隔して配列されている。各第1ゲート配線層54は、平面視において第3封止側面60SCに向けて開口する略U字状に形成されている。複数の第1ゲート配線層54は、Y方向において複数の接続配線層51よりも第4封止側面60SD寄りに配置されている。各接続配線層51は、その一部が平面視において複数の第1ゲート配線層54の凹部に入り込むように配置されている。
 平面視において、複数の第2ゲート配線層55は、Y方向において複数の接続配線層51よりも第3封止側面60SC寄りに配置されている。複数の第2ゲート配線層55は、Y方向において互いに揃った状態でX方向において互いに離隔して配列されている。各第2ゲート配線層55は、平面視においてY方向に隣り合うソース配線層53を囲む略U字状に形成されている。平面視において、第2ゲート配線層55は、第1ゲート配線層54と同じ形状である。各ソース配線層53は、平面視において複数の第2ゲート配線層55の凹部に入り込むように配置されている。
 図2は、図1の半導体装置10を概略的に示す平面図である。図2では、半導体装置10の概略的な内部構造を破線で示している。
 図2に示すように、半導体装置10は、複数(本実施形態では6つ)のGaN(窒化ガリウム)ユニット20A~20Fを備える。GaNユニット20A~20Fは、第1封止樹脂60内においてZ方向と直交する第1方向(Y方向)に互いに離隔して設けられている。図2の例では、第1方向(Y方向)に隣り合う2つのGaNユニットの組が、第2方向(X方向)に互いに離隔して3つ配列されている。より詳細には、Y方向に隣り合うGaNユニット20A,20Bの組、GaNユニット20C,20Dの組、およびGaNユニット20E,20Fの組が、X方向に互いに離隔して配列されている。ここで、第2方向は、第1封止樹脂60の厚さ方向(Z方向)および第1方向(Y方向)の双方と直交する方向であり、本実施形態ではX方向である。
 平面視において、GaNユニット20A,20C,20Eは、Y方向において互いに揃った状態でX方向において互いに離隔して配列されている。平面視において、GaNユニット20B,20D,20Fは、Y方向において互いに揃った状態でX方向において互いに離隔して配列されている。平面視において、GaNユニット20A,20C,20Eは、GaNユニット20B,20D,20Fに対して第4封止側面60SD寄りに配置されている。平面視において、GaNユニット20Aは、GaNユニット20C,20Eよりも第1封止側面60SA寄りに配置されている。GaNユニット20Eは、GaNユニット20A,20Cよりも第2封止側面60SB寄りに配置されている。GaNユニット20Cは、GaNユニット20AとGaNユニット20EとのX方向の間に配置されている。平面視において、GaNユニット20Bは、GaNユニット20D,20Fよりも第1封止側面60SA寄りに配置されている。GaNユニット20Fは、GaNユニット20B,20Dよりも第2封止側面60SB寄りに配置されている。GaNユニット20Dは、GaNユニット20BとGaNユニット20FとのX方向の間に配置されている。
 次に、GaNユニット20A~20Fの平面構造について説明する。
 図3は、GaNユニット20Aの平面構造を概略的に示す平面図である。なお、GaNユニット20B~20Fは、GaNユニット20Aと同様の構成であるため、その説明を省略する。
 図3に示すように、GaNユニット20Aは、基板21を含む。基板21は、Z方向が厚さ方向となる矩形平板状に形成されている。基板21は、Z方向において互いに反対側を向く基板表面21Uおよび基板裏面21R(ともに図5参照)を有する。基板表面21Uは第1封止樹脂60の封止表面60U(図7参照)と同じ側を向き、基板裏面21Rは封止裏面60R(図7参照)と同じ側を向いている。
 基板21は、シリコン(Si)、シリコンカーバイド(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、サファイア、または他の基板材料によって形成することができる。基板21は、半導体基板であってよい。一例では、基板21は、Si基板であってよい。基板21の厚さは、例えば200μm以上1500μm以下とすることができる。
 GaNユニット20Aは、基板21の上に設けられたソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37を含む。
 ドレインパッド36は、GaNユニット20Aのうち第1封止樹脂60の第4封止側面60SD寄りの端部に配置されている。平面視において、ドレインパッド36は、X方向に延びる帯状に形成されている。
 図2に示すように、平面視において、ドレインパッド36は、ドレイン配線層52と重なる位置に配置されている。図2の例では、ドレインパッド36のX方向の長さは、ドレイン配線層52のX方向の長さよりも長い。ドレインパッド36は、ドレイン配線層52と電気的に接続されている。
 図3に示すように、ソースパッド35は、Y方向においてドレインパッド36に対して第3封止側面60SC(図2参照)寄りに離隔して配置されている。ソースパッド35は、GaNユニット20AのうちGaNユニット20B(図2参照)寄りの端部に配置されているともいえる。平面視において、ソースパッド35は、X方向に延びる帯状に形成されている。
 図2に示すように、平面視において、ソースパッド35は、接続配線層51と重なる位置に配置されている。図2の例では、ソースパッド35のX方向の長さは、接続配線層51のX方向の長さよりも長い。ソースパッド35は、接続配線層51と電気的に接続されている。
 図3に示すように、ゲートパッド37は、複数(本実施形態では2つ)設けられている。2つのゲートパッド37は、ソースパッド35のX方向の両側に分散して配置されている。各ゲートパッド37は、X方向においてソースパッド35と隣り合う位置に配置されている。平面視において、ゲートパッド37は、Y方向が長手方向となり、X方向が短手方向となる矩形状に形成されている。図2に示すように、平面視において、2つのゲートパッド37の各々は、第1ゲート配線層54と重なる位置に配置されている。
 図3に示すように、平面視において、GaNユニット20Aのうちソースパッド35とドレインパッド36とのY方向の間には、複数のGaNトランジスタ22(図5参照)が形成されたセル領域38が設けられている。このため、GaNユニット20Aは、GaNトランジスタ22を含むともいえる。平面視において、セル領域38は、X方向が長手方向となり、Y方向が短手方向となる矩形状に形成されている。図2に示すように、第1ゲート配線層54の一部は、平面視においてセル領域38(図3参照)と重なる位置に配置されている。
 なお、図2に示すように、GaNユニット20B,20D,20Fは、GaNユニット20A,20C,20Eと比較して、外部配線層50との接続態様が異なる。一方、GaNユニット20B,20D,20Fの外部配線層50との接続態様は互いに同じである。このため、GaNユニット20Bの外部配線層50との接続態様について説明し、GaNユニット20D,20Fの外部配線層50との接続態様の説明を省略する。
 図2に示すように、GaNユニット20Bのドレインパッド36は、平面視において接続配線層51と重なる位置に配置されている。このドレインパッド36は、接続配線層51と電気的に接続されている。つまり、GaNユニット20Bのドレインパッド36は、接続配線層51によってGaNユニット20Aのソースパッド35と電気的に接続されている。
 GaNユニット20Bのソースパッド35は、平面視においてソース配線層53と重なる位置に配置されている。このソースパッド35は、ソース配線層53と電気的に接続されている。図2の例では、ソースパッド35のX方向の長さは、ソース配線層53のX方向の長さよりも長い。
 GaNユニット20Bの複数(本実施形態では2つ)のゲートパッド37の各々は、平面視において第2ゲート配線層55と重なる位置に配置されている。2つのゲートパッド37は、平面視において接続配線層51のX方向の両側に配置されているともいえる。
 図4に示すように、各GaNユニット20A~20Fの基板21の基板裏面21Rは、封止裏面60Rから露出している。一例では、基板裏面21Rは、封止裏面60Rと面一となるように形成されている。一例では、基板裏面21Rおよび封止裏面60Rがともに研削されることによって、基板裏面21Rおよび封止裏面60Rが互いに面一となる。このため、基板裏面21Rおよび封止裏面60Rには、研削痕が形成されている。
 GaNユニット20A~20Fの基板21のうち隣り合う基板21の間の距離DAは、互いに等しい。距離DAは、例えば10μm以上50μm以下である。GaNユニット20A,20Bの基板21と第1封止側面60SAとのX方向の間の距離DBは、距離DAよりも小さい。距離DBは、例えば距離DAの1/2よりも小さい。GaNユニット20E,20Fの基板21と第2封止側面60SBとのX方向の間の距離DCは、距離DAよりも小さい。距離DCは、例えば距離DAの1/2よりも小さい。つまり、距離DCは、距離DBと等しい。GaNユニット20A,20C,20Eと第4封止側面60SDとのY方向の間の距離DDは、距離DAよりも小さい。距離DDは、例えば距離DAの1/2よりも小さい。つまり、距離DDは、距離DBと等しい。GaNユニット20B,20D,20Fの基板21と第3封止側面60SCとのY方向の間の距離DEは、距離DAよりも小さい。距離DEは、例えば距離DAの1/2よりも小さい。つまり、距離DEは、距離DBと等しい。また、距離DEは、距離DDと等しいといえる。
 [GaNユニットの内部構造]
 図5は、GaNユニット20Aのセル領域38における複数のGaNトランジスタ22のうち1つのGaNトランジスタの概略的な断面構造を示す断面図である。なお、図面の理解を容易にするため、GaNトランジスタ22の一部の構成要素はハッチング線を省略している。
 図5に示すように、GaNトランジスタ22は、基板21の基板表面21Uの側に設けられている。基板21の基板表面21U上には、バッファ層23が設けられている。GaNトランジスタ22は、バッファ層23上に設けられている。
 バッファ層23は、1つまたは複数の窒化物半導体層を含んでいてよい。バッファ層23は、例えば基板21と後述する電子走行層24との間の熱膨張係数の不整合に起因する基板21の反りおよびGaNユニット20Aにおけるクラックの発生を抑制することができる任意の材料によって構成することができる。例えば、バッファ層23は、窒化アルミニウム(AlN)層、窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)層、および異なるアルミニウム(Al)組成を有するグレーテッドAlGaN層のうち少なくとも1つを含むことができる。例えば、バッファ層23は、単一のAlN層、単一のAlGaN層、AlGaN/GaN超格子構造を有する層、AlN/AlGaN超格子構造を有する層、またはAlN/GaN超格子構造を有する層によって構成されていてよい。
 一例では、バッファ層23は、基板21上に形成されたAlN層である第1バッファ層と、AlN層(第1バッファ層)上に形成されたAlGaN層である第2バッファ層と、を含むことができる。第1バッファ層は、例えば100nm以上300nm以下の厚さを有するAlN層であってよい。一方、第2バッファ層は、例えば100nm以上300nm以下の厚さを有するグレーテッドAlGaN層を複数回積層することによって形成されていてよい。なお、バッファ層23におけるリーク電流を抑制するため、バッファ層23の一部に不純物を導入してバッファ層23を半絶縁性にしてもよい。この場合、不純物は、例えば炭素(C)または鉄(Fe)であり、不純物の濃度は、例えば4×1016cm-3以上とすることができる。
 GaNトランジスタ22は、電子走行層24、電子供給層25、ゲート層27、ゲート電極28、ソース電極29、ドレイン電極30、第1絶縁膜31、および第2絶縁膜32を含む。
 電子走行層24は、バッファ層23上に形成されている。電子走行層24は、窒化物半導体によって構成されている。電子走行層24は、例えばGaN層であってよい。電子走行層24は、例えば0.5μm以上2μm以下の厚さを有する。なお、電子走行層24におけるリーク電流を抑制するため、電子走行層24の一部に不純物を導入することによって電子走行層24の表層領域以外を半絶縁性にしてもよい。この場合、不純物は、例えばCであり、電子走行層24中の不純物のピーク濃度は、例えば1×1019cm-3以上であってよい。
 電子供給層25は、電子走行層24上に形成されている。電子供給層25は、電子走行層24よりも大きなバンドギャップを有する窒化物半導体によって構成されており、例えばAlGaN層であってよい。この場合、Al組成が大きくなるほどバンドギャップが大きくなるため、AlGaN層である電子供給層25は、GaN層である電子走行層24よりも大きなバンドギャップを有する。一例では、電子供給層25は、AlGa1-xNによって構成され、xは0.1<x<0.4であり、より好ましくは、0.1<x<0.3である。電子供給層25は、5nm以上20nm以下の厚さを有してよい。一例では、電子供給層25は、8nm以上の厚さを有してよい。
 電子走行層24と電子供給層25とは、互いに異なる格子定数を有する窒化物半導体によって構成されている。したがって、電子走行層24を構成する窒化物半導体(例えばGaN)と電子供給層25を構成する窒化物半導体(例えばAlGaN)とは、格子不整合系のヘテロ接合を形成する。電子走行層24および電子供給層25の自発電極と、ヘテロ接合界面付近の電子供給層25が受ける応力に起因するピエゾ分極とによって、ヘテロ接合界面付近における電子走行層24の伝導帯のエネルギーレベルはフェルミ準位よりも低くなる。これにより、電子走行層24と電子供給層25とのヘテロ接合界面に近い位置(例えば界面から数nm程度の範囲内)において電子走行層24内には二次元電子ガス(2DEG)26が広がっている。
 ゲート層27は、電子供給層25上に形成されている。より詳細には、ゲート層27は、電子供給層25の一部の上に形成されている。ゲート層27は、アクセプタ型不純物を含む窒化物半導体によって構成されている。ゲート層27は、電子供給層25(例えばAlGaN層)よりも小さなバンドギャップを有する任意の材料によって構成されていてよい。一例では、ゲート層27は、アクセプタ型不純物を含むGaN(p型GaN)層であってよい。アクセプタ型不純物は、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、およびCのうち少なくとも1つを含むことができる。ゲート層27のアクセプタ型不純物のピーク濃度は、7×1018cm-3以上1×1020cm-3以下とすることができる。一例では、ゲート層27は、MgおよびZnのうち少なくとも一方を不純物として含むGaN層であってよい。
 ゲート電極28は、電子供給層25の上方に位置している。ゲート電極28は、1つまたは複数の金属層によって構成されていてよい。一例では、ゲート電極28は、窒化チタン(TiN)層によって構成されていてよい。別の例では、ゲート電極28は、チタン(Ti)によって形成された第1金属層と、第1金属層上に設けられたTiNによって形成された第2金属層と、によって構成されていてもよい。ゲート電極28は、ゲート層27とショットキー接合を形成することができる。
 第1絶縁膜31は、ゲート層27の一部の上に形成されていてよい。第1絶縁膜31は、ゲート層27とゲート電極28とによって挟み込まれていてよい。第1絶縁膜31は、窒化シリコン(SiN)、二酸化シリコン(SiO)、酸窒化シリコン(SiON)、酸化アルミニウム(Al)、AlN、および酸窒化アルミニウム(AlON)のうち少なくとも1つによって形成されていてよい。一例では、第1絶縁膜31は、Siによって形成されていてよい。第1絶縁膜31は、ゲート層27を露出させる開口部31Aを含む。
 ゲート電極28は、ゲート層27および第1絶縁膜31の双方と接している。ゲート電極28は、第1絶縁膜31の開口部31Aを介してゲート層27に接するゲートコンタクト部と、第1絶縁膜31上に形成されたゲートフィールドプレート部と、を含む。ゲートフィールドプレート部は、ゲートコンタクト部と連続しており、ゲートコンタクト部と一体に形成されている。
 第2絶縁膜32は、電子供給層25、ゲート層27、第1絶縁膜31、およびゲート電極28を覆っている。第2絶縁膜32は、電子供給層25の表面を露出させる第1開口部32Aおよび第2開口部32Bを含む。第1開口部32Aおよび第2開口部32Bは、互いに離隔して形成されている。ゲート層27は、第1開口部32Aと第2開口部32Bとの間に位置しており、第1開口部32Aおよび第2開口部32Bの各々から離隔している。より詳細には、ゲート層27は、第2開口部32Bよりも第1開口部32Aの近くに位置している。
 第2絶縁膜32は、例えばパッシベーション膜であり、SiN、SiO、SiON、Al、AlN、およびAlONのうち少なくとも1つによって形成されていてよい。一例では、第2絶縁膜32は、Siによって形成されていてよい。つまり、第1絶縁膜31および第2絶縁膜32は、同一材料によって形成されていてよい。第2絶縁膜32は、例えば80nm以上200nm以下の厚さを有してよい。
 ソース電極29は、第2絶縁膜32の第1開口部32Aを介して電子供給層25に接している。ソース電極29は、第1開口部32Aを介して電子供給層25直下の2DEG26とオーミック接触している。一例では、ソース電極29は、第1開口部32Aに充填されたソースコンタクト部29Aと、第2絶縁膜32を覆うソースフィールドプレート部29Bと、を含んでよい。ソースフィールドプレート部29Bは、ソースコンタクト部29Aと連続しており、ソースコンタクト部29Aと一体に形成されている。ソースフィールドプレート部29Bは、平面視において第2開口部32Bとゲート層27との間に位置する端部29Cを含む。ソースフィールドプレート部29Bは、ゲート電極28にゲート電圧が印加された場合にゲート電極28の端部近傍およびゲート層27の端部近傍の電界集中を緩和する役割を果たす。
 ドレイン電極30は、第2絶縁膜32の第2開口部32Bを介して電子供給層25に接している。ドレイン電極30は、第2開口部32Bを介して電子供給層25直下の2DEG26とオーミック接触している。ドレイン電極30およびソース電極29の各々は、1つまたは複数の金属層(例えばTi層、TiN層、Al層、AlSiCu層、およびAlCu層などの任意の組み合わせ)によって構成することができる。
 次に、GaNトランジスタ22の平面構造の一例について説明する。図6は、図5のGaNトランジスタ22の概略的な部分拡大平面図である。なお、図示を簡略化して図面の理解を容易にするため、図6では、ゲート電極28、第2絶縁膜32、およびソース電極29のソースフィールドプレート部29Bの図示は省略されている。一方、ソースフィールドプレート部29Bの端部29Cは二点鎖線で描かれている。また、ドレイン電極30のうち電子供給層25と接する部分は実線で描かれている一方、第2絶縁膜32上に設けられた部分は二点鎖線で描かれている。
 図6に示すように、セル領域38は、GaNトランジスタ22のトランジスタ動作に寄与するアクティブ領域38Aと、トランジスタ動作に寄与しない非アクティブ領域38Bと、を含む。図6の例では、アクティブ領域38Aと非アクティブ領域38Bとは交互に配置されている。ドレイン電極30は、アクティブ領域38Aに形成されている。一例では、アクティブ領域38Aと非アクティブ領域38Bとの配列方向において、アクティブ領域38Aは、ドレイン電極30と略同じ範囲に広がっていてよい。上記配列方向において、非アクティブ領域38Bは、ドレイン電極30が存在しない範囲に広がっていてよい。したがって、上記配列方向において、非アクティブ領域38Bは、アクティブ領域38Aと隣り合っている。
 アクティブ領域38Aにおいて、ソース電極29と、ゲート電極28(図5参照)が位置するゲート層27と、ドレイン電極30とは電子供給層25上で平面視において上記配列方向と直交する方向に隣り合って配置されている。これらソース電極29、ゲート層27(ゲート電極28)、およびドレイン電極30の組み合わせは、1つのGaNトランジスタ22を構成する。図6の例では、各アクティブ領域38Aにおいて4つのGaNトランジスタ22が配置されている。なお、実際はより多くのGaNトランジスタ22が各アクティブ領域38Aに配置され得る。
 図7は、図2のF7-F7線で半導体装置10を切断した概略的な断面構造を示す断面図である。図7は、GaNユニット20A,20Bの概略的な断面構造を示している。図8は、図2のF8-F8線で半導体装置10を切断した概略的な断面構造を示す断面図である。図8は、GaNユニット20A,20C,20Eの概略的な断面構造を示している。なお、図面の理解を容易にするため、図7および図8では、図5のGaNトランジスタ22の構成を省略している。
 図7および図8に示すように、GaNユニット20AのGaNトランジスタ22とGaNユニット20BのGaNトランジスタ22とは同じ構成である。GaNユニット20AのGaNトランジスタ22と、GaNユニット20C,20EのGaNトランジスタ22とは同じ構成である。図示していないが、GaNユニット20AのGaNトランジスタ22と、GaNユニット20D,20FのGaNトランジスタ22とは同じ構成である。このように、GaNユニット20A~20Fは、互いに同じ構成のGaNトランジスタ22を含む。
 GaNトランジスタ22は、第3絶縁膜33および配線層34を含む。またGaNトランジスタ22は、上述したソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37を含む。
 第3絶縁膜33は、ソース電極29およびドレイン電極30(図7および図8では図示略、図5参照)を覆う絶縁膜である。第3絶縁膜33は、層間絶縁膜であり、例えばSiOによって形成されている。
 配線層34は、ゲート電極28(図7および図8では図示略、図5参照)、ソース電極29、およびドレイン電極30と、ソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37とを個別に電気的に接続している。
 配線層34は、ソース電極29とソースパッド35とを電気的に接続するソース配線部34Sと、ドレイン電極30とドレインパッド36とを電気的に接続するドレイン配線部34Dと、ゲート電極28とゲートパッド37とを電気的に接続するゲート配線部34G(図8参照)と、を含む。ソース配線部34S、ドレイン配線部34D、ゲート配線部34Gの各々は、第3絶縁膜33上に設けられた部分を含む。
 ソース配線部34Sは、平面視においてソース電極29と重なる部分に設けられた複数のソースコンタクト(図示略)を含む。複数のソースコンタクトは、第3絶縁膜33をZ方向に貫通するとともにソース電極29と接している。
 ドレイン配線部34Dは、平面視においてドレイン電極30と重なる部分に設けられた複数のドレインコンタクト(図示略)を含む。複数のドレインコンタクトは、第3絶縁膜33をZ方向に貫通するとともにドレイン電極30と接している。
 ゲート配線部34Gは、平面視においてゲート電極28と重なる部分に設けられた複数のゲートコンタクト(図示略)を含む。複数のゲートコンタクトは、第3絶縁膜33をZ方向に貫通するとともにゲート電極28と接している。
 ソース配線部34S、ドレイン配線部34D、およびゲート配線部34Gの各々は、例えば複数の金属層によって構成されている。一例では、ソース配線部34S、ドレイン配線部34D、およびゲート配線部34Gの各々は、電解めっきによって形成されている。ソース配線部34S、ドレイン配線部34D、およびゲート配線部34Gの各々は、例えばシード層としてのTi層と、めっき層としてCu層とによって構成されている。
 配線層34は、ソース配線部34S、ドレイン配線部34D、およびゲート配線部34Gを互いに絶縁する第4絶縁膜34Aを含む。第4絶縁膜34Aは、第3絶縁膜33上に設けられている。一例では、第4絶縁膜34Aの膜厚は、ソース配線部34S、ドレイン配線部34D、およびゲート配線部34Gの厚さと等しい。第4絶縁膜34Aの膜厚は、第3絶縁膜33の膜厚よりも薄い。第4絶縁膜34Aは、層間絶縁膜であり、例えばSiOによって形成されている。
 配線層34上には、ソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37(図8参照)が設けられている。
 ソースパッド35は、平面視においてソース配線部34Sと重なる位置に配置されている。換言すると、ソース配線部34Sは、平面視においてソースパッド35と重なる位置に配置されている。ソースパッド35は、ソース配線部34Sに接するコンタクト部を含む。
 ドレインパッド36は、平面視においてドレイン配線部34Dと重なる位置に配置されている。換言すると、ドレイン配線部34Dは、平面視においてドレインパッド36と重なる位置に配置されている。ドレインパッド36は、ドレイン配線部34Dに接するコンタクト部を含む。
 図8に示すゲートパッド37は、平面視においてゲート配線部34Gと重なる位置に配置されている。換言すると、ゲート配線部34Gは、平面視においてゲートパッド37と重なる位置に配置されている。ゲートパッド37は、ゲート配線部34Gに接するコンタクト部を含む。
 ソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37の各々は、例えば複数の金属層によって構成されている。一例では、ソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37の各々は、電解めっきによって形成されている。ソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37の各々は、例えばシード層としてのTi層と、めっき層としてのCu層とによって構成されている。
 GaNトランジスタ22は、ソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37を互いに絶縁する第5絶縁膜39を含む。一例では、第5絶縁膜39の膜厚は、ソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37の厚さと等しい。第5絶縁膜39の膜厚は、第3絶縁膜33の膜厚以下である。第5絶縁膜39は、層間絶縁膜であり、例えばSiOによって形成されている。
 図2、図7、および図8に示すように、GaNユニット20Aは、GaNトランジスタ22のソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37上に設けられ、第1封止樹脂60から露出するポスト40を含む。ポスト40は、第1封止樹脂60の封止表面60Uから露出している。
 ポスト40は、ソース用ポスト41、ドレイン用ポスト42、およびゲート用ポスト43を含む。ソース用ポスト41、ドレイン用ポスト42、およびゲート用ポスト43は、第1封止樹脂60の厚さ方向(Z方向)と直交する方向において互いに離隔して配置されている。第1封止樹脂60の厚さ方向と直交する方向において、ソース用ポスト41、ドレイン用ポスト42、およびゲート用ポスト43の間には、第1封止樹脂60が介在している。このため、ソース用ポスト41、ドレイン用ポスト42、およびゲート用ポスト43は、第1封止樹脂60によって絶縁されている。
 ソース用ポスト41は、封止表面60Uから露出する上面41Uを含む。ドレイン用ポスト42は、封止表面60Uから露出する上面42Uを含む。ゲート用ポスト43は、封止表面60Uから露出する上面43Uを含む。図7および図8に示すように、ソース用ポスト41の上面41U、ドレイン用ポスト42の上面42U、ゲート用ポスト43の上面43U、および封止表面60Uは、面一である。一例では、ソース用ポスト41の上面41U、ドレイン用ポスト42の上面42U、ゲート用ポスト43の上面43U、および封止表面60Uがともに研削されることによって、ソース用ポスト41の上面41U、ドレイン用ポスト42の上面42U、ゲート用ポスト43の上面43U、および封止表面60Uが互いに面一となる。このため、ソース用ポスト41の上面41U、ドレイン用ポスト42の上面42U、ゲート用ポスト43の上面43U、および封止表面60Uの各々には、研削痕が形成されている。
 ソース用ポスト41は、ソースパッド35上に設けられている。ソース用ポスト41は、ソースパッド35に接している。ソース用ポスト41は、ソースパッド35およびソース配線部34Sを介してソース電極29(図5参照)と電気的に接続されている。
 図2に示すように、ソース用ポスト41は、平面視においてX方向に延びる帯状である。図2に示す例では、ソース用ポスト41の幅寸法(Y方向の大きさ)は、ソースパッド35の幅寸法(Y方向の大きさ)よりも小さい。ソース用ポスト41の長さ寸法(X方向の大きさ)は、ソースパッド35の長さ寸法(X方向の大きさ)よりも小さい。
 ソース用ポスト41上には、外部配線層50としての接続配線層51が設けられている。接続配線層51の幅寸法(Y方向の大きさ)は、ソース用ポスト41の幅寸法よりも大きい。接続配線層51の長さ寸法(X方向の大きさ)は、ソース用ポスト41の長さ寸法よりも大きい。このため、平面視において、接続配線層51は、X方向およびY方向の双方においてソース用ポスト41からはみ出している。接続配線層51のうち平面視においてソース用ポスト41からはみ出した部分は、封止表面60U上に設けられている。
 図7に示すように、ドレイン用ポスト42は、ドレインパッド36上に設けられている。ドレイン用ポスト42は、ドレインパッド36に接している。ドレイン用ポスト42は、ドレインパッド36およびドレイン配線部34Dを介してドレイン電極30(図5参照)と電気的に接続されている。
 図2に示すように、ドレイン用ポスト42は、平面視においてX方向に延びる帯状である。図2に示す例では、ドレイン用ポスト42の幅寸法(Y方向の大きさ)は、ドレインパッド36の幅寸法(Y方向の大きさ)よりも小さい。ドレイン用ポスト42の長さ寸法(X方向の大きさ)は、ドレインパッド36の長さ寸法(X方向の大きさ)よりも小さい。
 ドレイン用ポスト42上には、外部配線層50としてのドレイン配線層52が設けられている。ドレイン配線層52の幅寸法(Y方向の大きさ)は、ドレイン用ポスト42の幅寸法よりも大きい。ドレイン配線層52の長さ寸法(X方向の大きさ)は、ドレイン用ポスト42の長さ寸法よりも大きい。このため、平面視において、ドレイン配線層52は、X方向およびY方向の双方においてドレイン用ポスト42からはみ出している。ドレイン配線層52のうち平面視においてドレイン用ポスト42からはみ出した部分は、封止表面60U上に設けられている。
 図8に示すように、ゲート用ポスト43は、ゲートパッド37上に設けられている。ゲート用ポスト43は、ゲートパッド37の個数に応じて複数設けられている。図8に示す例では、ゲート用ポスト43は、2つのゲートパッド37に応じて2つ設けられている。各ゲート用ポスト43は、ゲートパッド37およびゲート配線部34Gを介してゲート電極28(図5参照)と電気的に接続されている。
 図2に示すように、ゲート用ポスト43は、平面視においてX方向が短手方向となり、Y方向が長手方向となる矩形状である。図2に示す例では、ゲート用ポスト43の幅寸法(X方向の大きさ)は、ゲートパッド37の幅寸法(X方向の大きさ)よりも小さい。ゲート用ポスト43の長さ寸法(Y方向の大きさ)は、ゲートパッド37の長さ寸法(Y方向の大きさ)よりも小さい。
 各ゲート用ポスト43上には、外部配線層50としての第1ゲート配線層54が設けられている。第1ゲート配線層54の幅寸法(平面視において第1ゲート配線層54が延びる方向と直交する方向の寸法)は、ゲート用ポスト43の幅寸法よりも大きい。第1ゲート配線層54は、2つのゲート用ポスト43を電気的に接続するように設けられている。
 なお、GaNユニット20C,20Eは、GaNユニット20Aと同様にポスト40を含む。GaNユニット20C,20Eのポスト40と外部配線層50との位置関係および寸法関係は、GaNユニット20Aと同様である。
 GaNユニット20Bは、GaNユニット20Aと同様にポスト40を含む。GaNユニット20Bのソース用ポスト41とソースパッド35との位置関係および寸法関係は、GaNユニット20Aのソース用ポスト41とソースパッド35との位置関係および寸法関係と同様である。GaNユニット20Bのドレイン用ポスト42とドレインパッド36との位置関係および寸法関係は、GaNユニット20Aのドレイン用ポスト42とドレインパッド36との位置関係および寸法関係と同様である。GaNユニット20Bのゲート用ポスト43とゲートパッド37との位置関係および寸法関係は、GaNユニット20Aのゲート用ポスト43とゲートパッド37との位置関係および寸法関係と同様である。
 一方、GaNユニット20Bと外部配線層50との位置関係および寸法関係は、GaNユニット20Aと外部配線層50との位置関係および寸法関係とは異なる。
 より詳細には、GaNユニット20Bのドレイン用ポスト42上には、接続配線層51が設けられている。接続配線層51の幅寸法(Y方向の大きさ)は、ドレイン用ポスト42の幅寸法(Y方向の大きさ)よりも大きい。接続配線層51の長さ寸法(X方向の大きさ)は、ドレイン用ポスト42の長さ寸法(X方向の大きさ)よりも大きい。このため、平面視において、接続配線層51は、X方向およびY方向の双方においてドレイン用ポスト42からはみ出している。接続配線層51のうち平面視においてドレイン用ポスト42からはみ出した部分は、封止表面60U上に設けられている。
 GaNユニット20Bのソース用ポスト41上には、ソース配線層53が設けられている。ソース配線層53の幅寸法(Y方向の大きさ)は、ソース用ポスト41の幅寸法よりも大きい。ソース配線層53の長さ寸法(X方向の大きさ)は、ソース用ポスト41の長さ寸法よりも大きい。このため、平面視において、ソース配線層53は、X方向およびY方向の双方においてソース用ポスト41からはみ出している。ソース配線層53のうち平面視においてソース用ポスト41からはみ出した部分は、封止表面60U上に設けられている。
 GaNユニット20Bの各ゲート用ポスト43上には、第2ゲート配線層55が設けられている。第2ゲート配線層55の幅寸法(平面視において第2ゲート配線層55が延びる方向と直交する方向の寸法)は、ゲート用ポスト43の幅寸法よりも大きい。第2ゲート配線層55は、2つのゲート用ポスト43を電気的に接続するように設けられている。
 なお、GaNユニット20D,20Fは、GaNユニット20Bと同様にポスト40を含む。GaNユニット20D,20Fのポスト40と外部配線層50との位置関係および寸法関係は、GaNユニット20Bと同様である。
 次に、GaNユニット20AおよびGaNユニット20Bと外部配線層50との接続態様について説明する。
 図2および図7に示すように、GaNユニット20Aのドレイン用ポスト42は、ドレイン配線層52と電気的に接続されている。GaNユニット20Aのソース用ポスト41およびGaNユニット20Bのドレイン用ポスト42の双方は、接続配線層51と電気的に接続されている。GaNユニット20Bのソース用ポスト41は、ソース配線層53と電気的に接続されている。GaNユニット20Aの2つのゲート用ポスト43は、第1ゲート配線層54と電気的に接続されている。GaNユニット20Bの2つのゲート用ポスト43は、第2ゲート配線層55と電気的に接続されている。
 このように、接続配線層51によってGaNユニット20Aのソース電極29とGaNユニット20Bのドレイン電極30とが電気的に接続されている。つまり、GaNユニット20Bは、GaNユニット20Aと電気的に接続されている。
 なお、GaNユニット20CおよびGaNユニット20Dは、互いに電気的に接続されている。GaNユニット20EおよびGaNユニット20Fは、互いに電気的に接続されている。GaNユニット20CおよびGaNユニット20Dの電気的な接続態様およびGaNユニット20EおよびGaNユニット20Fの電気的な接続態様の双方は、GaNユニット20AおよびGaNユニット20Bの電気的な接続態様と同様である。
 半導体装置10においては、第1方向(Y方向)に隣り合う2つのGaNユニットのうち一方のソースパッド35上に形成されたソース用ポスト41と、第1方向(Y方向)に隣り合う2つのGaNユニットのうち他方のドレインパッド36上に形成されたドレイン用ポスト42とを互いに電気的に接続する接続配線層51を備えるといえる。
 図2、図7、および図8に示すように、第1封止樹脂60は、GaNユニット20A~20Fを封止している。図7に示すように、GaNユニット20AとGaNユニット20Bとの間には第1封止樹脂60が介在している。
 図7に示すように、第1封止樹脂60は、配線用封止層61および基板用封止層62を含む。配線用封止層61および基板用封止層62は、便宜上区画するものであり、配線用封止層61と基板用封止層62との間に界面は存在しない。
 図7および図8に示すように、配線用封止層61は、GaNユニット20Aの配線層34とGaNユニット20Bの配線層34との間に介在している。配線用封止層61は、GaNユニット20Aの配線層34とGaNユニット20Cの配線層34との間、およびGaNユニット20Cの配線層34とGaNユニット20Eの配線層34との間にそれぞれ介在している。なお、図示していないが、配線用封止層61は、GaNユニット20Cの配線層34とGaNユニット20Dの配線層34との間、GaNユニット20Eの配線層34とGaNユニット20Fの配線層34との間にそれぞれ介在している。配線用封止層61は、GaNユニット20Bの配線層34とGaNユニット20Dの配線層34との間、およびGaNユニット20Dの配線層34とGaNユニット20Fの配線層34との間にそれぞれ介在している。このように、配線用封止層61は、GaNユニット20A~20Fの配線層34のうちX方向またはY方向に隣り合う配線層34の間に介在しており、GaNユニット20A~20Fの配線層34を互いに絶縁している。また、第1封止樹脂60は、GaNユニット20A~20Fの配線層34のそれぞれを覆うとともに、X方向またはY方向に隣り合う配線層34の間に介在するように設けられているといえる。
 基板用封止層62は、GaNユニット20Aの基板21とGaNユニット20Bの基板21との間に介在している。基板用封止層62は、GaNユニット20Aの基板21とGaNユニット20Cの基板21との間、およびGaNユニット20Cの基板21とGaNユニット20Eの基板21との間にそれぞれ介在している。なお、図示していないが、基板用封止層62は、GaNユニット20Cの基板21とGaNユニット20Dの基板21との間、GaNユニット20Eの基板21とGaNユニット20Fの基板21との間にそれぞれ介在している。基板用封止層62は、GaNユニット20Bの基板21とGaNユニット20Dの基板21との間、およびGaNユニット20Dの基板21とGaNユニット20Fの基板21との間にそれぞれ介在している。このように、基板用封止層62は、GaNユニット20A~20Fの基板21のうちX方向またはY方向に隣り合う基板21の間に介在しており、GaNユニット20A~20Fの基板21を互いに絶縁している。また、第1封止樹脂60は、GaNユニット20A~20Fの基板21の基板裏面21R以外を覆うとともに、X方向またはY方向に隣り合う基板21の間に介在するように設けられているといえる。
 図7に示すように、Y方向(第1方向)に隣り合うGaNユニット20A,20Bにおいては、配線用封止層61のY方向(第1方向)の寸法HAは、基板用封止層62のY方向(第1方向)の寸法HBよりも大きい。寸法HBは、隣り合う基板21の間の距離DA(図4参照)と等しい。
 第4封止側面60SDとGaNユニット20Aの配線層34との間に介在する配線用封止層61のY方向の寸法HCは、第4封止側面60SDとGaNユニット20Aの基板21との間に介在する基板用封止層62のY方向の寸法HDよりも大きい。第3封止側面60SCとGaNユニット20Bの配線層34との間に介在する配線用封止層61のY方向の寸法HEは、第3封止側面60SCとGaNユニット20Bの基板21との間に介在する基板用封止層62のY方向の寸法HFよりも大きい。寸法HCおよび寸法HEの双方は、寸法HAよりも小さい。寸法HCは、寸法HEと等しい。寸法HDおよび寸法HFの双方は、寸法HBよりも小さい。寸法HDは、寸法HFと等しい。寸法HDは、GaNユニット20Aの基板21と第4封止側面60SDとのY方向の間の距離DD(図4参照)と等しい。寸法HFは、GaNユニット20Bの基板21と第3封止側面60SCとのY方向の間の距離DE(図4参照)と等しい。
 なお、図示していないが、GaNユニット20C,20Dについても同様に、GaNユニット20A,20Bの寸法HA~HFの関係を有する。GaNユニット20E,20Fについても同様に、GaNユニット20A,20Bの寸法HA~HFの関係を有する。
 図示していないが、X方向(第2方向)に隣り合うGaNユニット20A,20C,20Eにおいては、配線用封止層61のX方向(第2方向)の第1寸法は、基板用封止層62のX方向(第2方向)の第2寸法よりも大きい。第2寸法は、隣り合う基板21の間の距離DA(図4参照)と等しい。
 第1封止側面60SAとGaNユニット20Aの配線層34との間に介在する配線用封止層61のX方向の第3寸法は、第1封止側面60SAとGaNユニット20Aの基板21との間に介在する基板用封止層62のX方向の第4寸法よりも大きい。第2封止側面60SBとGaNユニット20Eの配線層34との間に介在する配線用封止層61のX方向の第5寸法は、第2封止側面60SBとGaNユニット20Eの基板21との間に介在する基板用封止層62のX方向の第6寸法よりも大きい。第3寸法および第5寸法の双方は、第1寸法よりも小さい。第3寸法は、第5寸法と等しい。第4寸法および第6寸法の双方は、第2寸法よりも小さい。第4寸法は、第6寸法と等しい。なお、GaNユニット20B,20D,20Fについても同様に、GaNユニット20A,20C,20Eの第1~第6寸法の関係を有する。第4寸法は、GaNユニット20Aの基板21と第1封止側面60SAとのX方向の間の距離DBと等しい。第6寸法は、GaNユニット20Eの基板21と第2封止側面60SBとのX方向の間の距離DCと等しい。
 図7に示すように、第1封止樹脂60は、GaNユニット20A,20Bの配線層34を覆っている。図8に示すように、第1封止樹脂60は、GaNユニット20A,20C,20Eの配線層34を覆っている。図示していないが、第1封止樹脂60は、GaNユニット20D,20Fの配線層34を覆っている。このように、第1封止樹脂60は、GaNユニット20A~20Fの配線層34を覆っている。さらに、第1封止樹脂60は、GaNユニット20A~20Fの配線層34から露出したドレインパッド36、ソースパッド35、およびゲートパッド37の各々を覆っている。より詳細には、ドレインパッド36のうち平面視においてドレイン用ポスト42からはみ出した部分、ソースパッド35のうち平面視においてソース用ポスト41からはみ出した部分、およびゲートパッド37のうちゲート用ポスト43からはみ出した部分の各々は、第1封止樹脂60によって覆われている。
 [半導体装置の回路構成]
 次に、半導体装置10の回路構成の一例について説明する。図9は、半導体装置10の概略的な回路構成を示している。なお、半導体装置10の回路構成の説明において、外部配線層50を便宜上、「外部配線層50U」、「外部配線層50V」、および「外部配線層50W」とする。外部配線層50の接続配線層51、ドレイン配線層52、ソース配線層53、第1ゲート配線層54、および第2ゲート配線層55についても便宜上、「U」、「V」、「W」を付している。
 図9に示すように、半導体装置10は、直列接続されたGaNユニット20A,20BのGaNトランジスタ22と、直列接続されたGaNユニット20C,20DのGaNトランジスタ22と、直列接続されたGaNユニット20E,20FのGaNトランジスタ22と、を含む。また、半導体装置10は、GaNユニット20A,20Bに対応する外部配線層50Uと、GaNユニット20C,20Dに対応する外部配線層50Vと、GaNユニット20E,20Fに対応する外部配線層50Wと、を含む。
 GaNユニット20AのGaNトランジスタ22のソース電極29は、GaNユニット20BのGaNトランジスタ22のドレイン電極30と電気的に接続されている。接続配線層51Uは、GaNユニット20AのGaNトランジスタ22のソース電極29とGaNユニット20BのGaNトランジスタ22のドレイン電極30との間のノードに電気的に接続されている。GaNユニット20AのGaNトランジスタ22のドレイン電極30は、ドレイン配線層52Uと電気的に接続されている。GaNユニット20BのGaNトランジスタ22のソース電極29は、ソース配線層53Uと電気的に接続されている。GaNユニット20AのGaNトランジスタ22のゲート電極28は、第1ゲート配線層54Uに電気的に接続されている。GaNユニット20BのGaNトランジスタ22のゲート電極28は、第2ゲート配線層55Uに電気的に接続されている。
 GaNユニット20CのGaNトランジスタ22のソース電極29は、GaNユニット20DのGaNトランジスタ22のドレイン電極30と電気的に接続されている。接続配線層51Vは、GaNユニット20CのGaNトランジスタ22のソース電極29とGaNユニット20DのGaNトランジスタ22のドレイン電極30との間のノードに電気的に接続されている。GaNユニット20CのGaNトランジスタ22のドレイン電極30は、ドレイン配線層52Vと電気的に接続されている。GaNユニット20DのGaNトランジスタ22のソース電極29は、ソース配線層53Vと電気的に接続されている。GaNユニット20CのGaNトランジスタ22のゲート電極28は、第1ゲート配線層54Vに電気的に接続されている。GaNユニット20DのGaNトランジスタ22のゲート電極28は、第2ゲート配線層55Vに電気的に接続されている。
 GaNユニット20EのGaNトランジスタ22のソース電極29は、GaNユニット20FのGaNトランジスタ22のドレイン電極30と電気的に接続されている。接続配線層51Wは、GaNユニット20EのGaNトランジスタ22のソース電極29とGaNユニット20FのGaNトランジスタ22のドレイン電極30との間のノードに電気的に接続されている。GaNユニット20EのGaNトランジスタ22のドレイン電極30は、ドレイン配線層52Wと電気的に接続されている。GaNユニット20FのGaNトランジスタ22のソース電極29は、ソース配線層53Wと電気的に接続されている。GaNユニット20EのGaNトランジスタ22のゲート電極28は、第1ゲート配線層54Wに電気的に接続されている。GaNユニット20FのGaNトランジスタ22のゲート電極28は、第2ゲート配線層55Wに電気的に接続されている。
 一方、GaNユニット20A,20BのGaNトランジスタ22と、GaNユニット20C,20DのGaNトランジスタ22と、GaNユニット20E,20FのGaNトランジスタとは、互いに絶縁されている。
 [半導体モジュールの全体構成]
 次に、半導体装置10を備える半導体モジュール100の構成の一例について説明する。図10は、半導体モジュール100の概略的な内部構成を示す平面図である。図11は、図10の半導体装置10およびその周辺の拡大図である。図12は、半導体モジュール100の裏面図である。図13は、図10のF13-F13線で半導体モジュール100を切断した概略的な断面構造を示す断面図である。なお、図10では、図面の理解を容易にするため、後述する第2封止樹脂180を省略している。
 図10に示すように、半導体モジュール100は、支持基板110と、半導体装置10と電気的に接続された駆動用チップ160と、駆動用チップ160と電気的に接続された制御用チップ170と、を備える。半導体装置10、駆動用チップ160、および制御用チップ170の各々は、支持基板110上に配置されている。半導体モジュール100は、半導体装置10、駆動用チップ160、および制御用チップ170を封止する第2封止樹脂180(図13参照)を備える。
 支持基板110は、Z方向が厚さ方向となる矩形平板状に形成されている。一例では、支持基板110は、平面視においてX方向が長手方向となり、Y方向が短手方向となる矩形状に形成されている。支持基板110は、Z方向において互いに反対側を向く支持基板表面110Uおよび支持基板裏面110Rと、支持基板表面110Uおよび支持基板裏面110Rを繋ぐ第1~第4支持基板側面110SA~110SDと、を有する。
 支持基板表面110Uは、半導体装置10、駆動用チップ160、および制御用チップ170が配置される側の面である。支持基板裏面110Rは、半導体モジュール100の実装面である。つまり、半導体モジュール100は、表面実装型のパッケージ構造である。第1支持基板側面110SAおよび第2支持基板側面110SBは、支持基板110のX方向の両端面を構成し、第3支持基板側面110SCおよび第4支持基板側面110SDは、支持基板110のY方向の両端面を構成している。
 半導体装置10、駆動用チップ160、および制御用チップ170は、Y方向において互いに離隔して配列されている。平面視において、半導体装置10は、駆動用チップ160および制御用チップ170よりも第4支持基板側面110SD寄りに配置されている。平面視において、制御用チップ170は、半導体装置10および駆動用チップ160よりも第3支持基板側面110SC寄りに配置されている。駆動用チップ160は、Y方向において半導体装置10と制御用チップ170との間に配置されている。図10の例では、駆動用チップ160は、Y方向において、半導体装置10よりも制御用チップ170寄りに配置されている。平面視において、半導体装置10は、その長手方向が支持基板110の長手方向と一致し、その短手方向が支持基板110の短手方向と一致するように配置されている。図13に示すように、半導体装置10は、封止表面60Uが支持基板表面110Uと対面するように配置されている。
 図10に示すように、支持基板110は、支持基板110上に設けられた第1接続配線121および第2接続配線122を備える。第1接続配線121および第2接続配線122の双方は、支持基板表面110Uに形成されているといえる。
 第1接続配線121は、駆動用チップ160と半導体装置10とを電気的に接続している。第2接続配線122は、制御用チップ170と駆動用チップ160とを電気的に接続している。第1接続配線121および第2接続配線122の双方は、例えば複数設けられている。
 図11に示すように、複数の第1接続配線121は、ゲート接続配線121Aおよび出力接続配線121Bを含む。ゲート接続配線121Aは、駆動用チップ160と半導体装置10の複数の第1ゲート配線層54と複数の第2ゲート配線層55とを個別に電気的に接続するための配線である。ゲート接続配線121Aは、第1ゲート配線層54および第2ゲート配線層55の総数に応じて複数(本実施形態では6つ)設けられている。出力接続配線121Bは、駆動用チップ160と半導体装置10の複数の接続配線層51とを個別に電気的に接続するための配線である。出力接続配線121Bは、接続配線層51の数に応じて複数(本実施形態では3つ)設けられている。
 図12に示すように、半導体モジュール100は、複数(本実施形態では2つ)の駆動用端子141,142、複数(本実施形態では3つ)の出力用端子143~145、複数(本実施形態では3つ)のブート用端子146~148を備える。また、半導体モジュール100は、複数(本実施形態では12個)の制御用端子150を備える。駆動用端子141,142、出力用端子143~145、ブート用端子146~148、および制御用端子150は、支持基板裏面110Rに形成されている。
 駆動用端子141,142は、半導体装置10に電流を供給するための端子であり、平面視において半導体装置10のY方向の両側に配置されている。駆動用端子141,142の各々は、平面視においてX方向に延びる帯状に形成されている。一例では、駆動用端子141,142の長さ寸法(X方向の大きさ)は、半導体装置10のX方向の大きさよりも大きい。
 駆動用端子141は、半導体装置10のGaNユニット20A,20C,20Eのドレイン配線層52に電気的に接続されている。駆動用端子141は、支持基板裏面110RのY方向の両端部のうち第4支持基板側面110SDに近い方の端部に設けられている。
 駆動用端子142は、半導体装置10のGaNユニット20B,20D,20Fのソース配線層53に電気的に接続されている。駆動用端子142は、平面視において、半導体装置10と駆動用チップ160とのY方向の間に配置されている。
 図12に示すように、出力用端子143~145は、半導体装置10からの電流を出力するための端子であり、平面視において駆動用端子141,142のY方向の間に配置されている。出力用端子143~145は、平面視において半導体装置10と重なる位置に配置されているともいえる。出力用端子143~145は、Y方向において互いに揃った状態でX方向において互いに離隔いて配列されている。
 出力用端子143は、GaNユニット20A,20B(図11参照)の出力用端子であり、GaNユニット20A,20Bに対応する接続配線層51と重なる位置に配置されている。出力用端子143は、GaNユニット20A,20Bに対応する接続配線層51と電気的に接続されている。
 出力用端子144は、GaNユニット20C,20D(図11参照)の出力用端子であり、GaNユニット20C,20Dに対応する接続配線層51と重なる位置に配置されている。出力用端子144は、GaNユニット20C,20Dに対応する接続配線層51と電気的に接続されている。
 出力用端子145は、GaNユニット20E,20F(図11参照)の出力用端子であり、GaNユニット20E,20Fに対応する接続配線層51と重なる位置に配置されている。出力用端子145は、GaNユニット20E,20Fに対応する接続配線層51と電気的に接続されている。
 ブート用端子146~148は、駆動用チップ160に設けられたブートストラップ回路のブートダイオードBD(図14参照)と電気的に接続される端子である。ブート用端子146~148は、平面視において、出力用端子143~145よりも駆動用端子142(駆動用チップ160)寄りに配置されている。ブート用端子146~148は、Y方向において互いに揃った状態でX方向において互いに離隔して配列されている。Y方向から視て、ブート用端子146~148は、出力用端子143~145に対してずれて配列されている。
 制御用端子150は、制御用チップ170に電気的に接続される端子である。制御用端子150は、支持基板裏面110RのY方向の両端部のうち第3支持基板側面110SCに近い方の端部に設けられている。制御用端子150は、平面視において制御用チップ170よりも第3支持基板側面110SC寄りに配置されている。制御用端子150は、Y方向において互いに揃った状態でX方向において互いに離隔して配列されている。
 図10および図11に示すように、半導体モジュール100は、駆動用配線123、制御用配線124、ブート用配線125、第1端子用配線126、および第2端子用配線127を備える。駆動用配線123、制御用配線124、ブート用配線125、第1端子用配線126、および第2端子用配線127の各々は、支持基板表面110Uに設けられている。
 また、半導体モジュール100は、駆動用貫通配線131、制御用貫通配線132、ブート用貫通配線133、第1端子用貫通配線134、第2端子用貫通配線135、および出力用貫通配線136を備える。駆動用貫通配線131、制御用貫通配線132、ブート用貫通配線133、第1端子用貫通配線134、第2端子用貫通配線135、および出力用貫通配線136の各々は、支持基板110をZ方向に貫通する配線である。制御用貫通配線132、ブート用貫通配線133、第1端子用貫通配線134、第2端子用貫通配線135、および出力用貫通配線136の各々の一例は、ビアである。
 駆動用配線123は、半導体装置10と電気的に接続された配線である。駆動用配線123は、第1駆動用配線123Aおよび第2駆動用配線123Bを含む。
 第1駆動用配線123Aは、半導体装置10と駆動用端子141とを電気的に接続するための配線である。第1駆動用配線123Aは複数(本実施形態では3つ)設けられている。複数の第1駆動用配線123Aは、GaNユニット20A,20C,20Eのドレイン配線層52と個別に電気的に接続されている。複数の第1駆動用配線123Aは、平面視において駆動用端子141と重なる部分を含む。
 第2駆動用配線123Bは、半導体装置10と駆動用端子142とを電気的に接続するための配線である。第2駆動用配線123Bは複数(本実施形態では3つ)設けられている。複数の第2駆動用配線123Bは、GaNユニット20B,20D,20Fのソース配線層53と個別に電気的に接続されている。複数の第2駆動用配線123Bは、平面視において駆動用端子142と重なる部分を含む。
 駆動用貫通配線131は、駆動用配線123と駆動用端子141,142とを電気的に接続する配線である。駆動用貫通配線131は、第1駆動用貫通配線131Aおよび第2駆動用貫通配線131Bを含む。
 第1駆動用貫通配線131Aは、第1駆動用配線123Aと駆動用端子141とを電気的に接続する配線である。第1駆動用貫通配線131Aは、第1駆動用配線123Aの数に応じて複数(本実施形態では3つ)設けられている。第1駆動用貫通配線131Aは、平面視において第1駆動用配線123Aと駆動用端子141との双方と重なる位置に設けられている。
 第2駆動用貫通配線131Bは、第2駆動用配線123Bと駆動用端子142とを電気的に接続する配線である。第2駆動用貫通配線131Bは、第2駆動用配線123Bの数に応じて複数(本実施形態では3つ)設けられている。第2駆動用貫通配線131Bは、平面視において第2駆動用配線123Bと駆動用端子142との双方と重なる位置に設けられている。
 図10に示すように、制御用配線124は、制御用チップ170に電気的に接続される配線であり、複数(本実施形態では12個)設けられている。制御用配線124は、例えば制御用端子150の数に応じて設けられている。複数の制御用配線124は、平面視において複数の制御用端子150と個別に重なる部分を含む。
 制御用貫通配線132は、複数の制御用配線124と複数の制御用端子150とを個別に電気的に接続する配線である。制御用貫通配線132は、制御用端子150の数に応じて複数(本実施形態では12個)設けられている。制御用貫通配線132は、平面視において複数の制御用端子150と、複数の制御用端子150に対応する制御用配線124との双方と重なる位置に設けられている。
 ブート用配線125は、駆動用チップ160とブート用端子146~148とを電気的に接続するための配線である。ブート用配線125は、ブート用端子146~148の数に応じて複数(本実施形態では3つ)設けられている。
 図11に示すように、ブート用貫通配線133は、複数のブート用配線125とブート用端子146~148とを個別に電気的に接続する配線である。ブート用貫通配線133は、ブート用配線125の数に応じて複数(本実施形態では3つ)設けられている。ブート用貫通配線133は、平面視においてブート用端子146~148と、ブート用端子146~148に対応するブート用配線125との双方と重なる位置に設けられている。
 図10に示すように、第1端子用配線126は、駆動用チップ160と駆動用端子141とを電気的に接続するための配線である。第1端子用配線126は、平面視において駆動用端子141と重なる部分を含む。
 図11に示すように、第1端子用貫通配線134は、第1端子用配線126と駆動用端子141とを電気的に接続する配線である。第1端子用貫通配線134は、平面視において第1端子用配線126と駆動用端子141との双方と重なる位置に設けられている。
 図10に示すように、第2端子用配線127は、駆動用チップ160と駆動用端子142とを電気的に接続するための配線である。第2端子用配線127は、平面視において駆動用端子142と重なる部分を含む。
 図11に示すように、第2端子用貫通配線135は、第2端子用配線127と駆動用端子142とを電気的に接続する配線である。第2端子用貫通配線135は、平面視において第2端子用配線127と駆動用端子142との双方と重なる位置に設けられている。
 図13に示すように、半導体装置10の外部配線層50は、はんだペースト等の導電性接合材SDによって、第1接続配線121および駆動用配線123と個別に電気的に接続されている。このため、半導体装置10は、支持基板表面110UからZ方向に離隔して配置されている。
 出力用貫通配線136は、複数の出力接続配線121Bと出力用端子143~145とを個別に電気的に接続する配線である。出力用貫通配線136は、出力接続配線121Bの数に応じて複数(本実施形態では3つ)設けられている。出力用貫通配線136は、平面視において出力用端子143~145と、出力用端子143~145に対応する出力接続配線121Bとの双方と重なる位置に設けられている。
 第2封止樹脂180は、支持基板110上に設けられている。第2封止樹脂180は、矩形平板状に形成されている。第2封止樹脂180の4つの封止側面は、支持基板110の第1~第4支持基板側面110SA~110SDと面一である。第2封止樹脂180は、半導体装置10と支持基板表面110UとのZ方向の間の部分に充填されている。これにより、例えば半導体装置10の外部配線層50とブート用配線125とが絶縁されている。また、例えば半導体装置10の外部配線層50と、第1接続配線121および駆動用配線123のうち導電性接合材SDが塗布されていない部分とが絶縁される。
 [半導体モジュールの回路構成]
 次に、半導体モジュール100の回路構成について説明する。図14は、半導体モジュール100のうち半導体装置10のGaNユニット20A,20Bに関する概略的な回路構成を示している。なお、半導体モジュール100のうちGaNユニット20C,20Dに関する回路構成、およびGaNユニット20E,20Fに関する回路構成は、GaNユニット20A,20Bに関する回路構成と同様であるため、その説明を省略する。
 駆動用チップ160は、GaNユニット20AのGaNトランジスタ22を駆動させるドライバ回路GD1と、GaNユニット20BのGaNトランジスタ22を駆動させるドライバ回路GD2と、ブートストラップ回路のブートダイオードBDおよび抵抗R1と、を含む。ブートストラップ回路は、半導体モジュール100の外部に設けられたブートコンデンサBCを含む。
 ブートコンデンサBCは、ブート用端子146と出力用端子143とに電気的に接続されている。より詳細には、ブートコンデンサBCの第1電極がブート用端子146に電気的に接続され、第2電極が出力用端子143に電気的に接続されている。ブート用端子146には、ブートダイオードBDのカソードが電気的に接続されている。ブートダイオードBDのアノードは抵抗R1の第1端と電気的に接続されている。抵抗R1の第2端は、複数の制御用端子150のうち1つに割り当てられた電源端子(VCC)と電気的に接続されている。駆動用端子141は、半導体モジュール100の外部に設けられた駆動電源DVと電気的に接続されている。駆動用端子141と駆動電源DVの正極とを接続する導電経路には、コンデンサC1が駆動電源DVと並列接続されている。駆動電源DVの負極およびコンデンサC1はともに接地されている。また、駆動用端子142は、抵抗R2を介して接地されている。制御用端子150(電源端子VCC)は、半導体モジュール100の外部に設けられた制御電源CVと電気的に接続されている。制御用端子150と制御電源CVの正極とを接続する導電経路には、コンデンサC2が制御電源CVと並列接続されている。制御電源CVの負極およびコンデンサC2はともに接地されている。
 ドライバ回路GD1は、GaNユニット20AのGaNトランジスタ22のゲート電極28と電気的に接続されている。ドライバ回路GD1は、GaNユニット20AのGaNトランジスタ22を駆動させるゲート制御信号をゲート電極28に供給する。ドライバ回路GD1の低電位側電源端子は、GaNユニット20AのGaNトランジスタ22のソース電極29と電気的に接続されている。ドライバ回路GD1の高電位側電源端子は、ブート用端子146およびブートダイオードBDのカソードと電気的に接続されている。
 ドライバ回路GD2は、GaNユニット20BのGaNトランジスタ22のゲート電極28と電気的に接続されている。ドライバ回路GD2は、GaNユニット20BのGaNトランジスタ22を駆動させるゲート制御信号をゲート電極28に供給する。ドライバ回路GD2の高電位側電源端子は、抵抗R1の第2端および制御用端子150(電源端子VCC)と電気的に接続されている。また、ドライバ回路GD2の低電位側電源端子は、接地されている。
 制御用チップ170は、半導体モジュール100の外部から信号が入力される。制御用チップ170は、入力された信号に基づいてドライバ回路GD1,GD2にゲート制御信号を生成するための信号をドライバ回路GD1,GD2に出力する。
 [半導体装置の製造方法]
 次に、図15~図42を用いて半導体装置10の製造方法の一例について説明する。図15~図42は、半導体装置10の例示的な製造工程を示す概略断面図である。なお、図24~図41は、GaNユニット20A,20Bの概略断面図を示している。なお、GaNユニット20C~20FについてはGaNユニット20A,20Bと同様であるため、その説明を省略する。図42は、後述するウエハ821の一部の平面構造を示している。
 図15に示すように、半導体装置10の製造方法は、ウエハ821を用意することを含む。ウエハ821は、Z方向が厚さ方向となる平板状に形成されている。ウエハ821は、Z方向において互いに反対側を向くウエハ表面821Uおよびウエハ裏面821R(図24参照)を有する。ウエハ821は、基板21を構成するものである。実際には、ウエハ821は、数十または数百の基板21が形成可能な大きさに形成されている。ウエハ821は、例えばSiウエハである。
 ウエハ821は、ウエハ表面821Uの側にGaNトランジスタ22が形成された複数のチップ形成領域821A(図24参照)を含む。以下、GaNトランジスタ22の製造方法の一例について図15~図23を用いて説明する。
 図15に示すように、ウエハ821上にバッファ層823が形成され、次いで、バッファ層823上に電子走行層824が形成される。バッファ層823および電子走行層824は、有機金属気相成長(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:MOCVD)法を用いてエピタキシャル成長させることができる。
 詳細な図示は省略するが、一例では、バッファ層823は多層バッファ層であってよい。多層バッファ層は、ウエハ821上に形成されたAlN層(第1バッファ層)と、AlN層上に形成されたグレーテッドAlGaN層(第2バッファ層)とを含んでよい。グレーテッドAlGaN層は、例えばAlN層に近い側から順にAl組成を75%、50%、25%とした3つのAlGaN層を積層することによって形成することができる。バッファ層823上に形成される電子走行層824は、GaN層であってよい。
 続いて、図16に示すように、電子走行層824上に、窒化物半導体によって構成された電子供給層825が形成され、次いで、電子供給層825上に窒化物半導体層827が形成される。電子走行層824および窒化物半導体層827は、MOCVD法を用いてエピタキシャル成長させることができる。
 電子走行層824がGaN層である一方、電子供給層825はAlGaN層であってよい。したがって、電子供給層825を構成する窒化物半導体は、電子走行層824よりも大きなバンドギャップを有する。
 窒化物半導体層827は、アクセプタ型不純物を含む窒化物半導体によって構成されている。一例では、窒化物半導体層827を成長させる間にMgをドーピングすることによって、アクセプタ型不純物を含む窒化物半導体層827を形成することができる。窒化物半導体層827は、電子供給層825よりも小さなバンドギャップを有する窒化物半導体によって構成されている。窒化物半導体層827は、ゲート層27(図5参照)を構成する半導体層である。
 続いて、図17および図18に示すように、第1絶縁膜831が形成される。図17に示すように、例えば減圧化学的蒸着(Low-Pressure Chemical Vapor Deposition:LPCVD)法によって窒化物半導体層827上に第1絶縁膜831が形成される。第1絶縁膜831は、例えば窒化物半導体層827の上面の全面にわたり形成されている。第1絶縁膜831は、第1絶縁膜31(図5参照)を構成する絶縁膜であり、例えばSiN、SiO、SiON、Al、AlN、およびAlONのうち少なくとも1つによって形成されていてよい。一例では、第1絶縁膜831は、Siによって形成されている。
 次いで、第1絶縁膜831上にフォトレジストマスク840が形成される。フォトレジストマスク840は、第1絶縁膜831の上面の一部を露出させる開口部840Aを含む。開口部840Aは、リソグラフィおよびエッチングによってフォトレジストマスク840を選択的に除去することによって形成される。
 次いで、図18に示すように、フォトレジストマスク840を使用したエッチングによって、開口部840A内に露出した第1絶縁膜831が除去される。これにより、第1絶縁膜831に開口部31Aが形成される。エッチングには、例えばドライエッチングが使用される。
 続いて、図19に示すように、開口部31Aによって窒化物半導体層827に接続された電極層828が形成される。電極層828は、ゲート電極28を構成する電極層であり、例えばTiN層である。電極層828は、例えばスパッタ法によって形成される。電極層828は、開口部31A内に充填されるとともに第1絶縁膜831の上面の全面にわたり形成されている。
 続いて、図20および図21に示すように、窒化物半導体層827、第1絶縁膜831、および電極層828をエッチングすることによって、ゲート層27、第1絶縁膜31、およびゲート電極28が形成される。
 より詳細には、図20に示すように、電極層828上にレジストマスク841が形成される。レジストマスク841は、電極層828の上面の一部に形成されている。次いで、図21に示すように、レジストマスク841を使用したエッチングによって、窒化物半導体層827、第1絶縁膜831、および電極層828が除去される。これにより、窒化物半導体層827からゲート層27が形成され、電極層828からゲート電極28が形成され、第1絶縁膜831から第1絶縁膜31が形成される。エッチングには、例えばドライエッチングが使用される。
 続いて、図22に示すように、電子供給層825、ゲート層27、第1絶縁膜31、ゲート電極28を覆う第2絶縁膜832が形成される。第2絶縁膜832は、第2絶縁膜32を構成する絶縁膜であり、例えばLPVCDによって形成されている。第2絶縁膜832は、SiN、SiO、SiON、Al、AlN、およびAlONのうち少なくとも1つによって形成されていてよい。一例では、第2絶縁膜832は、Siによって形成されている。つまり、第2絶縁膜832は、第1絶縁膜831と同じ材料によって形成されている。なお、第2絶縁膜832は、第1絶縁膜831と異なる材料によって形成されていてもよい。
 次いで、第2絶縁膜832を貫通して電子供給層825を露出させる第1開口部32Aおよび第2開口部32Bが形成される。第1開口部32Aおよび第2開口部32Bは、ゲート層27が第1開口部32Aと第2開口部32Bとの間に位置するように形成される。ゲート層27は、第2開口部32Bよりも第1開口部32Aの近くに位置していてよい。第1開口部32Aおよび第2開口部32Bは例えばエッチングによって形成される。
 続いて、図23に示すように、電子供給層825に接するようにソース電極29およびドレイン電極30(ともに図5参照)が形成される。
 この工程では、まず第2絶縁膜832上に金属層829が形成される。金属層829は、第2絶縁膜832の上面全体にわたり形成される。金属層829は、第1開口部32Aおよび第2開口部32Bを充填し、第1開口部32Aおよび第2開口部32Bを介して電子供給層825と接するように形成される。一例では、金属層829は、Ti層、TiN層、Al層、AlSiCu層、およびAlCu層のうち少なくとも1つを含んでよい。次いで、金属層829をリソグラフィおよびエッチングによって選択的に除去する。これにより、図5に示すソース電極29およびドレイン電極30が形成される。
 続いて、図24に示すように、第2絶縁膜832(図23参照)の上に、第3絶縁膜833が形成され、次いで第3絶縁膜833上に配線層834が形成され、次いで、配線層834上に第5絶縁膜839が形成される。次いで、第5絶縁膜839にソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37(図8参照)が形成される。
 第3絶縁膜833は、第3絶縁膜33を構成する絶縁膜であり、例えばLPCVDによって形成されている。一例では、第3絶縁膜833は、SiOによって形成されている。第3絶縁膜833は、第2絶縁膜832の全面にわたり形成されている。
 次いで、第3絶縁膜833上に、第4絶縁膜834Aが形成される。第4絶縁膜834Aは、第4絶縁膜34Aを構成する絶縁膜であり、例えばLPCVDによって形成されている。一例では、第4絶縁膜834Aは、SiNおよびSiOのいずれかによって形成されている。次いで、第4絶縁膜834Aには、ソース配線部34S、ドレイン配線部34D、およびゲート配線部34Gの各々が複数設けられている。より詳細には、例えばエッチングによって第4絶縁膜834Aを選択的に除去し、ソース配線部34S、ドレイン配線部34D、およびゲート配線部34Gを形成するための溝を形成する。そして、例えば電解めっき法によって各溝を充填するようにソース配線部34S、ドレイン配線部34D、およびゲート配線部34Gを形成する。以上により、配線層834が形成される。
 次いで、第5絶縁膜839がたとえばLPCVDによって配線層834上に形成される。第5絶縁膜839は、例えば配線層834の上面の全面にわたり形成されている。一例では、第5絶縁膜839は、SiNおよびSiOのいずれかによって形成されている。次いで、例えばエッチングによって第5絶縁膜839を選択的に除去し、ソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37を形成するための溝を形成する。そして、例えば電解めっき法によって各溝を充填するようにソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37を形成する。
 次いで、図25に示すように、ウエハ821よりも上側における隣り合うGaNトランジスタ22の間の部分を、例えばエッチングによって除去する。これにより、第5絶縁膜839から第5絶縁膜39が形成され、第4絶縁膜834Aから第4絶縁膜34Aが形成されることによって配線層834から配線層34が形成され、第3絶縁膜833から第3絶縁膜33が形成される。加えて、図23に示す第2絶縁膜832から第2絶縁膜32が形成され、電子供給層825から電子供給層25(図5参照)が形成され、電子走行層824から電子走行層24(図5参照)が形成され、バッファ層823からバッファ層23(図5参照)が形成される。このように、ウエハ821には、GaNトランジスタ22が形成された複数のチップ形成領域821Aが形成される。以上の工程を経て、ウエハ821のウエハ表面821Uの側にGaNトランジスタ22が形成された複数のチップ形成領域821Aを含むウエハ821が用意される。
 図26~図28に示すように、半導体装置10の製造方法は、隣り合うチップ形成領域821Aの間に溝821Bを形成することを含む。
 図26に示すように、第5絶縁膜39、ソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37上にドライフィルムレジスト842が形成される。ドライフィルムレジスト842は、第5絶縁膜839の側面、配線層34の第4絶縁膜34Aの側面、および第3絶縁膜33の側面をさらに覆っている。ドライフィルムレジスト842は、ウエハ821を露出する開口部842Aが形成されている。開口部842Aは、ウエハ821のうち隣り合うチップ形成領域821Aの間の部分を露出している。
 続いて、図27に示すように、ドライフィルムレジスト842を用いたドライエッチングによって、開口部842Aから露出したウエハ821の厚さ方向の一部を除去する。これにより、ウエハ821には溝821Bが形成される。この溝821Bは、平面視においてウエハ821のうち隣り合うチップ形成領域821Aの間に形成されている。溝821Bは、その幅寸法TBが隣り合うチップ形成領域821Aの配線層34の間の距離TAよりも小さくなるように形成される。つまり、隣り合うチップ形成領域821Aの間に溝821Bを形成することは、隣り合うチップ形成領域821Aの配線層34間の距離TAよりも小さい幅寸法TBの溝821Bを形成することである。その後、図28に示すように、ドライフィルムレジスト842を除去する。なお、幅寸法TBは、図4の距離DAと等しい。
 図29~図33に示すように、半導体装置10の製造方法は、各GaNトランジスタ22のソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37(図8参照)上にポスト40を形成することを含む。
 図29に示すように、チップ形成領域821A、ウエハ表面821Uのうち露出した部分、および溝821Bの内面の各々にシード層40Aが形成される。シード層40Aとしては、例えばTi層である。
 続いて、図30に示すように、シード層40A上にドライフィルムレジスト843が形成される。ドライフィルムレジスト843は、溝821Bを含めて隣り合うチップ形成領域821Aの間の隙間を埋めるように形成されている。図30の例では、ドライフィルムレジスト843は、シード層40AのうちGaNユニット20Aのソースパッド35に対応する領域を部分的に露出させる開口部843Aと、GaNユニット20Bのドレインパッド36に対応する領域を部分的に露出させる開口部843Bと、を有する。なお、図示していないが、ドライフィルムレジスト843は、シード層40AのうちGaNユニット20A,20Bのゲートパッド37に対応する領域を部分的に露出する開口部を有する。また、ドライフィルムレジスト843は、シード層40AのうちGaNユニット20Aのドレインパッド36に対応する領域を部分的に露出させる開口部と、GaNユニット20Bのソースパッド35に対応する領域を部分的に露出する開口部と、を有する。
 続いて、図31に示すように、ドライフィルムレジスト843の開口部843A,843B内を充填するようにめっき層40Bが形成される。めっき層40Bは、例えばシード層40Aを導電経路とする電解めっきによって形成される。めっき層40Bとしては、例えばCu層である。次いで、図32に示すように、ドライフィルムレジスト843を除去する。
 続いて、図33に示すように、シード層40Aのうちめっき層40Bから露出した部分が除去される。以上の工程を経て、各チップ形成領域821Aにポスト40が形成される。図33の例では、GaNユニット20Aのソースパッド35上にソース用ポスト41が形成され、GaNユニット20Bのドレインパッド36上にドレイン用ポスト42が形成される。つまり、ポスト40を形成することは、隣り合う2つのチップ形成領域821Aの一方のソースパッド35上にソース用ポスト41を形成し、他方のドレインパッド36上にドレイン用ポスト42を形成することを含む。
 図34および図35に示すように、半導体装置10の製造方法は、溝821Bに充填され、ポスト40の上面が露出された樹脂層860をウエハ821上に形成することを含む。
 図34に示すように、樹脂層860は、溝821Bと、隣り合うチップ形成領域821Aの間とに充填されるとともにポスト40を覆うように形成されている。図34の例では、樹脂層860は、ソース用ポスト41の上面41Uおよびドレイン用ポスト42の上面42Uの双方を覆っている。樹脂層860は、トランスファーモールドまたはコンプレッションモールドによって形成される。樹脂層860としては、例えば黒色のエポキシ樹脂である。樹脂層860は、第1封止樹脂60を構成する層である。
 ここで、樹脂層860のうち溝821Bに充填された部分は基板用封止層62(図7参照)に対応し、隣り合うチップ形成領域821Aの間に充填された部分は配線用封止層61(図7参照)に対応する。このため、基板用封止層62の寸法HBは溝821Bの幅寸法に対応し、配線用封止層61の寸法HAはチップ形成領域821Aの間の距離TAに対応している。このため、基板用封止層62の寸法HBは、配線用封止層61の寸法HAよりも小さい。
 続いて、図35に示すように、樹脂層860の上面860Uおよびポスト40の上面の双方を研削することによって樹脂層860の上面860Uからポスト40を露出させる。これにより、図35の樹脂層860およびポスト40の厚さは、図34の樹脂層860およびポスト40の厚さよりも薄くなる。また、樹脂層860の上面860Uは、第1封止樹脂60の封止表面60U(図7参照)に対応している。
 図35の例では、樹脂層860の上面860Uと、GaNユニット20Aのソース用ポスト41の上面41UおよびGaNユニット20Bのドレイン用ポスト42の上面42Uとは面一である。なお、図示していないが、樹脂層860の上面860Uと、GaNユニット20Aのドレイン用ポスト42の上面42Uおよびゲート用ポスト43の上面43Uと、GaNユニット20Bのソース用ポスト41の上面41Uおよびゲート用ポスト43の上面43Uとは面一である。このように、樹脂層860の上面860Uと、ポスト40の上面とは面一である。
 このように、ポスト40の上面が露出された樹脂層860をウエハ821上に形成することは、溝821Bと、隣り合うチップ形成領域821Aの間とに充填されるとともにポスト40を覆うように樹脂層860を形成すること、および、樹脂層860の上面860Uおよびポスト40の上面の双方を研削することによって樹脂層860の上面860Uからポスト40を露出させること、を含む。
 図36~図39に示すように、半導体装置10の製造方法は、外部配線層50を形成することを含む。
 図36に示すように、樹脂層860の上面860Uおよびポスト40の上面にシード層50Aが形成される。シード層50Aとしては、例えばTi層である。
 続いて、図37に示すように、シード層50A上にドライフィルムレジスト844が形成される。図37の例では、ドライフィルムレジスト844は、接続配線層51(図7参照)が形成される部分のシード層50Aを露出させる開口部844Aを有する。なお、図示していないが、ドライフィルムレジスト844は、ドレイン配線層52、ソース配線層53、第1ゲート配線層54、および第2ゲート配線層55(ともに図7および図8参照)が形成されるシード層50Aを露出させる開口部を有する。
 続いて、図38に示すように、ドライフィルムレジスト844の開口部844Aを埋めるようにめっき層50Bが形成される。めっき層50Bは、例えばシード層50Aを導電経路とする電解めっきによって形成される。めっき層50Bとしては、例えばCu層である。次いで、ドライフィルムレジスト844を除去する。
 続いて、図39に示すように、シード層50Aのうちめっき層50Bから露出した部分が除去される。図39の例では、接続配線層51が形成されている。このように、半導体装置10の製造方法は、ソース用ポスト41とドレイン用ポスト42とを互いに電気的に接続する接続配線層51を樹脂層860の上面860Uに形成することを含む。以上の工程を経て、外部配線層50が形成される。
 図40に示すように、半導体装置10の製造方法は、ウエハ821をウエハ裏面821Rから研削して溝821B内の樹脂層860を露出することによってチップ形成領域821Aごとにウエハ821を電気的に分離してGaNトランジスタ22が形成された基板21を形成することを含む。
 図40の例では、樹脂層860のうち溝821Bに充填された部分(基板用封止層62)も厚さ方向の一部が研削される。これにより、チップ形成領域821Aごとにウエハ821が分割される。これにより、基板21が形成される。隣り合う基板21の間には樹脂層860が介在するため、チップ形成領域821Aごとに基板21が絶縁されている。さらに、樹脂層860の裏面860Rおよび基板21の基板裏面21Rの双方には、研削痕が形成されている。また、樹脂層860の裏面860Rと基板21の基板裏面21Rとは面一である。換言すると、基板21の基板裏面21Rは、樹脂層860の裏面860Rから露出している。
 図41に示すように、半導体装置10の製造方法は、外部配線層50の表面にめっき層50Cを形成することを含む。めっき層50Cは例えば無電解めっきによって形成される。図41の例では、めっき層50Cは、接続配線層51の上面および側面に形成されている。一例では、めっき層50Cとしては、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、および金(Au)の積層構造、またはNi/Auの積層構造である。
 図42に示すように、半導体装置10の製造方法は、接続配線層51によってソース用ポスト41とドレイン用ポスト42とが電気的に接続された複数(図42の例では6つ)のチップ形成領域821Aを含むように樹脂層860を切断して半導体装置10を個片化することを含む。この半導体装置10を個片化することは、接続配線層51の形成後(図41の工程後)に実施される。
 図42に示すように、ウエハ821には、複数の半導体装置10が形成されている。一例では、ダイシングブレードを用いて、図42に示す切断線CLに沿って樹脂層860を切断する。これにより、GaNユニット20A~20F(図2参照)を含む半導体装置10が個片化される。以上の工程を経て、半導体装置10が製造される。
 [作用]
 本実施形態の半導体装置10の作用について説明する。
 GaNユニット20A,20C,20Eのソースパッド35(ソース用ポスト41)とGaNユニット20B,20D,20Fのドレインパッド36(ドレイン用ポスト42)とを電気的に接続する部品として、例えばワイヤ、クリップが一般的に用いられている。例えばワイヤによってGaNユニット20A,20C,20Eのソースパッド35(ソース用ポスト41)とGaNユニット20B,20D,20Fのドレインパッド36(ドレイン用ポスト42)とが電気的に接続される場合、ワイヤは山形に形成されるため、第1封止樹脂60の封止表面60Uからワイヤの最上部までのZ方向の距離を小さくすることが難しい。この問題は、クリップでも同様である。
 本実施形態の半導体装置10においては、第1封止樹脂60の封止表面60U上に設けられた接続配線層51によってGaNユニット20A,20C,20Eのソースパッド35(ソース用ポスト41)とGaNユニット20B,20D,20Fのドレインパッド36(ドレイン用ポスト42)とが電気的に接続されている。接続配線層51は、封止表面60Uに接する板状に形成されるため、換言すると接続配線層51は封止表面60UからZ方向に離間しない。このため、封止表面60Uと接続配線層51の上面とのZ方向の間の距離は、封止表面60Uからワイヤの最上部までのZ方向の距離よりも小さくすることができる。また、接続配線層51はクリップよりも薄く形成することができる。このため、例えばワイヤ、クリップ等によってGaNユニット20A,20C,20Eのソースパッド35(ソース用ポスト41)とGaNユニット20B,20D,20Fのドレインパッド36(ドレイン用ポスト42)とが電気的に接続される構成と比較して、半導体装置10の低背化を図ることができる。
 また、ウエハ821における複数のチップ形成領域821Aは互いに近くに位置するほど、チップ形成領域821AのGaNトランジスタ22の特性(ゲートしきい値電圧、ドレイン・ソース間電流)のばらつきが小さい。本実施形態では、半導体装置10の製造方法において、GaNユニット20A~20Fはウエハ821における隣り合うチップ形成領域821Aによって形成されている。このため、半導体装置10のGaNユニット20A~20FのGaNトランジスタ22の特性のばらつきを低減できる。
 また、GaNユニット20A~20Fを個別に第1封止樹脂によって封止した構成、つまり、GaNユニット20A~20Fに対応する6つの半導体装置が支持基板110に実装される場合、実装機によるチップ実装のばらつきを考慮して、隣り合う半導体装置の間の距離を大きく取る必要がある。
 本実施形態では、ウエハ821上に樹脂層860を形成した後、ウエハ821のウエハ裏面821Rから研削する。この場合、ウエハ821に形成された溝821Bに起因してGaNユニット20A~20Fごとに基板21が分離される。つまり、GaNユニット20A~20Fは、ウエハレベルで揃った状態が維持される。このため、実装機によるチップ実装のばらつきを考慮する必要がないため、6つの半導体装置を個別に実装するために必要とする基板面積と比較して、本実施形態の半導体装置10の実装に必要な基板面積が小さくなる。したがって、半導体モジュール100の小型化を図ることができる。また、半導体装置10は6つのGaNユニット20A~20Fを含んでいるため、GaNユニット20A~20Fに対応する6つの半導体装置を個々に実装する場合と比較して、実装に要する時間を短くすることができる。
 本実施形態の半導体装置10は、6つのGaNユニット20A~20Fを含む。つまり、6つのGaNユニット20A~20F毎にダイシングによって半導体装置10が個片化される。このため、GaNユニット20A~20Fを個々に半導体装置として個片化する場合と比較して、隣り合うGaNユニットの間の距離DAを小さくすることができる。したがって、個々に半導体装置として個片化するように配置されたGaNユニット20A~20Fを含む半導体装置と比較して、本実施形態の半導体装置10の小型化を図ることができる。
 [効果]
 本実施形態の半導体装置10および半導体モジュール100によれば、以下の効果が得られる。
 (1)半導体装置10は、封止表面60Uと、封止表面60Uとは反対側を向く封止裏面60Rとを有する第1封止樹脂60と、第1封止樹脂60内において、第1封止樹脂60の厚さ方向(Z方向)と直交する第1方向(Y方向)に互いに離隔して複数設けられたGaNユニット20A,20Bと、を備える。GaNユニット20A,20Bは、封止表面60Uと同じ側を向く基板表面21Uと、封止裏面60Rと同じ側を向く基板裏面21Rとを有する基板21と、基板表面21Uの側に設けられたGaNトランジスタ22と、各GaNトランジスタ22のソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37上に設けられ、第1封止樹脂60から露出するポスト40と、を含む。ポスト40は、第1方向(Y方向)に隣り合う2つのGaNユニット20A,20Bのうち一方のソースパッド35上に形成されたソース用ポスト41と、第1方向(Y方向)に隣り合う2つのGaNユニット20A,20Bのうち他方のドレインパッド36上に形成されたドレイン用ポスト42と、を含む。半導体装置10は、封止表面60U上に設けられ、ソース用ポスト41とドレイン用ポスト42とを互いに電気的に接続する接続配線層51を備える。
 この構成によれば、ワイヤ、クリップ等によるソース用ポスト41とドレイン用ポスト42との電気的な接続構成と比較して、接続配線層51によるソース用ポスト41とドレイン用ポスト42との電気的な接続構成は、接続構成をZ方向に薄くできる。したがって、ワイヤ、クリップ等によるソース用ポスト41とドレイン用ポスト42との電気的な接続構成と比較して、半導体装置10の低背化を図ることができる。
 (2)複数の基板21の基板裏面21Rの各々は、第1封止樹脂60の封止裏面60Rから露出している。
 この構成によれば、GaNトランジスタ22の熱が基板21から基板裏面21Rを介して半導体装置10の外部に放出されやすい。このため、半導体装置10の放熱性能の向上を図ることができる。
 (3)複数の基板裏面21Rは、封止裏面60Rと面一である。
 この構成によれば、半導体装置10を例えば支持基板110に実装する際に、基板裏面21Rと封止裏面60RとのZ方向の位置が異なることに起因して支持基板110の支持基板表面110Uに対して半導体装置10が傾くことを抑制できる。
 (4)複数の基板裏面21Rおよび封止裏面60Rには、研削痕が形成されている。
 この構成によれば、例えば半導体モジュール100において第1封止樹脂60の封止裏面60Rと支持基板110の支持基板表面110Uとの間に介在する第2封止樹脂180が研削痕内に入り込む。これにより、第1封止樹脂60と第2封止樹脂180との密着性の向上を図ることができる。
 (5)ソース用ポスト41の上面41U、ドレイン用ポスト42の上面42U、および封止表面60Uは、面一である。
 この構成によれば、ソース用ポスト41およびドレイン用ポスト42を電気的に接続する接続配線層51を封止表面60U上に形成しやすくなる。
 (6)各GaNトランジスタ22は、ドレイン電極30、ソース電極29、およびゲート電極28と、基板21上に設けられ、ドレイン電極30、ソース電極29、およびゲート電極28とドレインパッド36、ソースパッド35、およびゲートパッド37とを個別に電気的に接続する配線層34と、を含む。第1封止樹脂60は、複数の配線層34を覆うとともに、第1方向(Y方向)に隣り合う2つのGaNユニット20A,20Bそれぞれの配線層34の間に介在するように設けられている。
 この構成によれば、GaNユニット20A,20Bのそれぞれの配線層34の間に介在する第1封止樹脂60によって、GaNユニット20A,20BのGaNトランジスタ22の絶縁性能の向上を図ることができる。
 (7)半導体装置10の製造方法は、ウエハ表面821Uおよびウエハ裏面821Rを有し、ウエハ表面821Uの側にGaNトランジスタ22が形成された複数のチップ形成領域821Aを含むウエハ821を用意すること、隣り合うチップ形成領域821Aの間に溝821Bを形成すること、各GaNトランジスタ22のソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37上にそれぞれポスト40を形成すること、溝821Bに充填され、ポスト40の上面が露出された樹脂層860をウエハ821上に形成すること、ウエハ821をウエハ裏面821Rから研削して溝821B内の樹脂層860を露出することによってチップ形成領域821Aごとにウエハ821を電気的に分離してGaNトランジスタ22が形成された基板21を形成すること、を含む。ポスト40はソース用ポスト41とドレイン用ポスト42とを含み、隣り合う2つのチップ形成領域821Aの一方のソースパッド35上にソース用ポスト41を形成し、他方のドレインパッド36上にドレイン用ポスト42を形成する。半導体装置10の製造方法は、ソース用ポスト41とドレイン用ポスト42とを互いに電気的に接続する接続配線層51を樹脂層860の上面860Uに形成することを含む。
 この構成によれば、ワイヤ、クリップ等によるソース用ポスト41とドレイン用ポスト42との電気的な接続構成と比較して、接続配線層51によるソース用ポスト41とドレイン用ポスト42との電気的な接続構成は、接続構成をZ方向に薄くできる。したがって、ワイヤ、クリップ等によるソース用ポスト41とドレイン用ポスト42との電気的な接続構成と比較して、半導体装置10の低背化を図ることができる。
 (8)半導体装置10の製造方法は、接続配線層51の形成後に、接続配線層51によってドレイン用ポスト42とソース用ポスト41とが互いに接続された複数のチップ形成領域821Aを含むように樹脂層860を切断して半導体装置10を個片化することをさらに含む。
 この構成によれば、ウエハ821において隣り合う複数のチップ形成領域821Aによって半導体装置10が形成されるため、複数のGaNトランジスタ22における特性のばらつきが小さい半導体装置10を製造することができる。
 (9)ポスト40の上面が露出された樹脂層860をウエハ821上に形成することは、溝821Bと、隣り合うチップ形成領域821Aの間とに充填されるとともにポスト40を覆うように樹脂層860を形成すること、樹脂層860の上面860Uおよびポスト40の上面の双方を研削することによって樹脂層860の上面860Uからポスト40を露出させることをさらに含む。
 この構成によれば、ソースパッド35、ドレインパッド36、およびゲートパッド37上の樹脂層860の厚さおよびポスト40の厚さを薄くすることができる。したがって、半導体装置10の低背化を図ることができる。
 (10)半導体モジュール100は、支持基板110上に設けられ、駆動用チップ160と半導体装置10とを電気的に接続する第1接続配線121と、支持基板110上に設けられ、制御用チップ170と駆動用チップ160とを電気的に接続する第2接続配線122と、を備える。
 この構成によれば、半導体モジュール100の内部において、半導体装置10と駆動用チップ160とが電気的に接続され、制御用チップ170と駆動用チップ160とが電気的に接続されている。このため、半導体モジュール100の外部において、半導体装置10と駆動用チップ160とが電気的に接続される場合と比較して、半導体装置10と駆動用チップ160との間の導電経路を短くすることができる。また、半導体モジュール100の外部において、駆動用チップ160と制御用チップ170とを電気的に接続する場合と比較して、駆動用チップ160と制御用チップ170との間の導電経路を短くすることができる。
 <変更例>
 上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。以下の変更例は、技術的に矛盾が生じない限り、互いに組み合わせることができる。
 [半導体装置の変更例]
 ・半導体装置10のGaNユニットの個数は任意に変更可能である。一例では、図44に示すように、半導体装置10は、2つのGaNユニットを備えていてもよい。2つのGaNユニットを便宜上、「GaNユニット20A」および「GaNユニット20B」とする。GaNユニット20AおよびGaNユニット20Bは、Y方向(第1方向)に隣り合うように配置されている。
 この変更例のGaNユニット20A,20Bの構成は、図43~図45に示すように、上記実施形態のGaNユニット20A,20Bの構成と同じである。図43および図44に示すように、第1封止樹脂60は、平面視においてY方向が長手方向となり、X方向が短手方向となる矩形状に形成されている。図45に示すように、GaNユニット20Aの基板21の基板裏面21RおよびGaNユニット20Bの基板21の基板裏面21Rの双方は、第1封止樹脂60の封止裏面60Rから露出している。GaNユニット20Aの基板21の基板裏面21RおよびGaNユニット20Bの基板21の基板裏面21Rは、X方向において互いに揃った状態でY方向において互いに離隔して配列されている。一例では、GaNユニット20Aの基板21の基板裏面21R、GaNユニット20Bの基板21の基板裏面21R、および封止裏面60Rは、互いに面一である。一例では、GaNユニット20Aの基板21の基板裏面21R、GaNユニット20Bの基板21の基板裏面21R、および封止裏面60Rが研削されることによって、GaNユニット20Aの基板21の基板裏面21R、GaNユニット20Bの基板21の基板裏面21R、および封止裏面60Rが互いに面一となる。このため、GaNユニット20Aの基板21の基板裏面21R、GaNユニット20Bの基板21の基板裏面21R、および封止裏面60Rには、研削痕が形成されている。
 なお、半導体装置10は、4つのGaNユニットを備えていてもよい。この場合、4つのGaNユニットは、Y方向(第1方向)に隣り合う2つのGaNユニットの組が、X方向(第2方向)に互いに離隔して2つ配列された構成であってよい。また、半導体装置10は、8つ以上のGaNユニットを備えていてもよい。
 ・半導体装置10のGaNユニット20A~20Fのうち少なくとも1つのGaNユニットの基板21の基板裏面21Rは、第1封止樹脂60の封止裏面60Rと面一でなくてもよい。
 ・半導体装置10のGaNユニット20A~20Fのうち少なくとも1つのGaNユニットの基板21の基板裏面21Rは、第1封止樹脂60から露出していなくてもよい。つまり、第1封止樹脂60は、GaNユニット20A~20Fのうち少なくとも1つのGaNユニットの基板21の基板裏面21Rを覆う構成であってもよい。
 ・半導体装置10の製造方法において、GaNユニット20A~20Fの基板21の基板裏面21Rおよび第1封止樹脂60の封止裏面60Rの少なくとも一方に研削痕が形成されていなくてもよい。
 ・ポスト40におけるソース用ポスト41の上面41U、ドレイン用ポスト42の上面42U、および第1封止樹脂60の封止表面60Uは、面一でなくてもよい。一例では、ソース用ポスト41の上面41Uおよびドレイン用ポスト42の上面42Uが封止表面60Uから突出した構成であってもよい。
 ・第1封止樹脂60における配線用封止層61の寸法HAは、基板用封止層62の寸法HBと等しくてもよい。また、配線用封止層61の寸法HAは、基板用封止層62の寸法HBよりも小さくてもよい。
 ・第1封止樹脂60は、GaNユニット20A~20Fにおける隣り合う2つGaNユニットの配線層34間に介在しないように設けられていてもよい。
 ・第1封止樹脂60は、ドレインパッド36、ソースパッド35、およびゲートパッド37の少なくとも1つを覆っていない構成としてもよい。
 ・窒化物半導体は、GaNに限定されない。窒化物半導体の代表例としては、GaNの他に、窒化アルミニウム、窒化インジウム(InN)が挙げられる。これらは、一般には、AlInGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)と表すことができる。
 ・ゲート層27の構成は任意に変更可能である。一例では、図46に示すように、ゲート層27は、ゲート層本体部27Aと、ゲート層本体部27Aからソース電極29のソースコンタクト部29A(図5参照)に向けて延在するソース延在部27Bと、ゲート層本体部27Aからドレイン電極30(図5参照)に向けて延在するドレイン延在部27Cと、を含む。ゲート層本体部27Aは、ゲート層27の上面27Uを含む。ゲート層27の下面27Rは、ゲート層本体部27Aの下面、ソース延在部27Bの下面、およびドレイン延在部27Cの下面によって構成されている。このため、ゲート層27の下面27Rは、上面27Uよりも大きな面積を有する。
 ゲート層本体部27Aは、ソース延在部27Bとドレイン延在部27Cとの間にあり、ソース延在部27Bおよびドレイン延在部27Cと一体に形成されている。ゲート層本体部27Aは、ゲート層27の比較的厚い部分に相当する。
 ソース延在部27Bおよびドレイン延在部27Cの双方は、ゲート層本体部27Aよりも薄い。ソース延在部27Bおよびドレイン延在部27Cの双方は、ゲート層本体部27Aの厚さの半分以下の厚さを有してもよい。ドレイン延在部27Cは、平面視においてソース延在部27Bよりもゲート層本体部27Aの外側に向けて長く延びていてよい。すなわち、ドレイン延在部27Cは、ソース延在部27Bよりも大きいX軸方向の寸法を有してよい。ソース延在部27Bは、X軸方向において、例えば0.2μm以上0.3μm以下の寸法を有してよい。一方、ドレイン延在部27Cは、X軸方向において、例えば0.2μm以上0.6μm以下の寸法を有してよい。
 なお、図46に示す変更例において、ゲート層27からソース延在部27Bおよびドレイン延在部27Cの一方を省略してもよい。ゲート層27がソース延在部27Bおよびドレイン延在部27Cの一方を含むことによって、ゲート層27内の局所的な電界集中を抑制することができる。
 ・半導体装置10のゲートパッド37の個数は任意に変更可能である。一例では、半導体装置10は1つのゲートパッド37を備えていてもよい。
 ・半導体装置10のソース電極29のソースフィールドプレート部29Bは、第2絶縁膜32からZ方向に離隔した位置に設けられていてもよい。
 ・半導体装置10から第1絶縁膜31を省略してもよい。この場合、ゲート電極28は、例えばゲート層27の全面にわたり接するように設けられていてもよい。また、ゲート電極28は、その幅寸法がゲート層27の幅寸法よりも小さくなるように設けられていてもよい。
 ・GaNユニット20Aのソース用ポスト41とGaNユニット20Bのドレイン用ポスト42とは、例えばワイヤまたはクリップによって電気的に接続されていてもよい。GaNユニット20Cのソース用ポスト41とGaNユニット20Dのドレイン用ポスト42とは、例えばワイヤまたはクリップによって電気的に接続されていてもよい。GaNユニット20Eのソース用ポスト41とGaNユニット20Fのドレイン用ポスト42とは、例えばワイヤまたはクリップによって電気的に接続されていてもよい。
 [半導体装置の製造方法の変更例]
 ・接続配線層51の形成前に、複数のチップ形成領域821Aを含むように樹脂層860を切断して半導体装置10を個片化してもよい。
 ・トランスファーモールドまたはコンプレッションモールドによってポスト40の上面が樹脂層860から露出するように樹脂層860を形成してもよい。この場合、樹脂層860の上面860Uおよびポスト40の上面の双方を研削する工程が省略される。
 [半導体モジュールの変更例]
 ・半導体装置10と駆動用チップ160とは、半導体モジュール100の外部において電気的に接続されていてもよい。
 ・駆動用チップ160と制御用チップ170とは、半導体モジュール100の外部において電気的に接続されていてもよい。
 ・半導体モジュール100から制御用チップ170を省略してもよい。この場合、第2接続配線122および制御用配線124に代えて、駆動用チップ160と複数の制御用端子150とが個別に電気的に接続される第3接続配線が支持基板110上に設けられている。
 ・半導体モジュール100からブート用端子146~148を省略してもよい。この場合、ブート用配線125も省略してもよい。
 ・半導体モジュール100から第2封止樹脂180を省略してもよい。
 本明細書に記載の様々な例のうち1つまたは複数を、技術的に矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
 本明細書において、「AおよびBのうち少なくとも1つ」とは、「Aのみ、または、Bのみ、またはAおよびBの両方」を意味するものとして理解されるべきである。
 本開示で使用される「~上に」という用語は、文脈によって明らかにそうでないことが示されない限り、「~上に」と「~の上方に」の意味を含む。したがって、例えば「第1要素が第2要素上に実装される」という表現は、或る実施形態では第1要素が第2要素に接触して第2要素上に直接配置され得るが、他の実施形態では第1要素が第2要素に接触することなく第2要素の上方に配置され得ることが意図される。すなわち、「~上に」という用語は、第1要素と第2要素との間に他の要素が形成される構造を排除しない。
 本開示で使用されるZ軸方向は必ずしも鉛直方向である必要はなく、鉛直方向に完全に一致している必要もない。したがって、本開示による種々の構造は、本明細書で説明されるZ軸方向の「上」および「下」が鉛直方向の「上」および「下」であることに限定されない。例えばX軸方向が鉛直方向であってもよく、またはY軸方向が鉛直方向であってもよい。
 <付記>
 上記実施形態および各変更例から把握できる技術的思想を以下に記載する。なお、各付記に記載された構成要素に対応する実施形態の構成要素の符号を括弧書きで示す。符号は、理解の補助のために例として示すものであり、各付記に記載された構成要素は、符号で示される構成要素に限定されるべきではない。
 [付記A1]
 封止表面(60U)と、前記封止表面(60U)とは反対側を向く封止裏面(60R)とを有する第1封止樹脂(60)と、
 前記第1封止樹脂(60)内において、前記第1封止樹脂(60)の厚さ方向(Z方向)と直交する第1方向(Y方向)に互いに離隔して複数設けられたGaNユニット(20A,20B)と、を備え、
 前記GaNユニット(20A,20B)は、
 前記封止表面(60U)と同じ側を向く基板表面(21U)と、前記封止裏面(60R)と同じ側を向く基板裏面(21R)とを有する基板(21)と、
 前記基板表面(21U)の側に設けられたGaNトランジスタ(22)と、
 前記各GaNトランジスタ(22)のソースパッド(35)、ドレインパッド(36)、およびゲートパッド(37)上に設けられ、前記第1封止樹脂(60)から露出するポスト(40)と、を含み、
 前記ポスト(40)は、
 前記第1方向(Y方向)に隣り合う2つの前記GaNユニット(20A,20B)のうち一方(20A)の前記ソースパッド(35)上に形成されたソース用ポスト(41)と、
 前記第1方向(Y方向)に隣り合う2つの前記GaNユニット(20A,20B)のうち他方(20B)の前記ドレインパッド(36)上に形成されたドレイン用ポスト(42)と、を含み、
 前記封止表面(60U)上に設けられ、前記ソース用ポスト(41)と前記ドレイン用ポスト(42)とを互いに電気的に接続する接続配線層(51)を備える
 半導体装置(10)。
 [付記A2]
 複数の前記基板裏面(21R)は、前記封止裏面(60R)から露出している
 付記A1に記載の半導体装置。
 [付記A3]
 複数の前記基板裏面(21R)は、前記封止裏面(60R)と面一である
 付記A2に記載の半導体装置。
 [付記A4]
 複数の前記基板裏面(21R)および前記封止裏面(60R)には、研削痕が形成されている
 付記A3に記載の半導体装置。
 [付記A5]
 前記ソース用ポスト(41)の上面(41U)、前記ドレイン用ポスト(42)の上面(42U)、および前記封止表面(60U)は、面一である
 付記A1~A3のいずれか1つに記載の半導体装置。
 [付記A6]
 前記各GaNユニット(20A,20B)は、
 ドレイン電極(30)、ソース電極(29)、およびゲート電極(28)と、
 前記基板(21)上に設けられ、前記ドレイン電極(30)、前記ソース電極(29)、および前記ゲート電極(28)と前記ドレインパッド(36)、前記ソースパッド(35)、および前記ゲートパッド(37)とを個別に電気的に接続する配線層(34)と、を含み、
 前記第1封止樹脂(60)は、複数の前記配線層(34)を覆うとともに、前記第1方向(Y方向)に隣り合う2つの前記GaNユニット(20A,20B)それぞれの前記配線層(34)の間に介在するように設けられている
 付記A1~A4のいずれか1つに記載の半導体装置。
 [付記A7]
 前記第1封止樹脂(60)は、
 前記第1方向(Y方向)に隣り合う2つの前記配線層(34)の間に介在する配線用封止層(61)と、
 前記第1方向(Y方向)に隣り合う2つの前記基板(21)の間に介在する基板用封止層(62)と、を含み、
 前記配線用封止層(61)の前記第1方向(Y方向)の寸法(HA)は、前記基板用封止層(62)の前記第1方向(Y方向)の寸法(HB)よりも大きい
 付記A6に記載の半導体装置。
 [付記A8]
 前記各GaNユニット(20A,20B)の前記ドレインパッド(36)、前記ソースパッド(35)、前記ゲートパッド(37)の各々は、前記第1封止樹脂(60)に覆われている
 付記A1~A7のいずれか1つに記載の半導体装置。
 [付記A9]
 複数の前記GaNユニットは、前記第1方向(Y方向)に隣り合う2つの前記GaNユニット(20A,20B)によって構成されている
 付記A1~A8のいずれか1つに記載の半導体装置。
 [付記A10]
 前記第1封止樹脂(60)の厚さ方向(Z方向)および前記第1方向(Y方向)の双方と直交する方向を第2方向(X方向)として、
 複数の前記GaNユニットは、前記第1方向(Y方向)に隣り合う2つの前記GaNユニットの組(20A,20B/20C,20D/20E,20F)が、前記第2方向(X方向)に互いに離隔して3つ配列された6つの前記GaNユニット(20A~20F)によって構成されている
 付記A1~A8のいずれか1つに記載の半導体装置。
 [付記A11]
 支持基板(110)と、
 前記支持基板(110)上に配置された付記A1~A10のいずれか1つに記載の半導体装置(10)と、
 前記支持基板(110)上に配置され、前記半導体装置(10)と電気的に接続された駆動用チップ(160)と、
 前記支持基板(110)上に配置され、前記駆動用チップ(160)と電気的に接続された制御用チップ(170)と、
 前記半導体装置(10)、前記制御用チップ(170)、および前記駆動用チップ(160)を封止する第2封止樹脂(180)と、を備える、半導体モジュール(100)。
 [付記A12]
 前記支持基板(110)上に設けられ、前記駆動用チップ(160)と前記半導体装置(10)とを電気的に接続する第1接続配線(121)と、
 前記支持基板(110)上に設けられ、前記制御用チップ(170)と前記駆動用チップ(160)とを電気的に接続する第2接続配線(122)と、を備える
 付記A11に記載の半導体モジュール。
 [付記A13]
 前記支持基板(110)は、支持基板表面(110U)と、前記支持基板表面(110U)とは反対側を向く支持基板裏面(110R)と、を有し、
 前記支持基板裏面(110R)に設けられた駆動用端子(141,142)および制御用端子(150)と、
 前記支持基板表面(110U)に設けられ、前記半導体装置(10)と電気的に接続された駆動用配線(123)と、
 前記支持基板表面(110U)に設けられ、前記制御用チップ(170)と電気的に接続された制御用配線(124)と、
 前記支持基板(110)の厚さ方向(Z方向)において前記支持基板(110)を貫通し、前記駆動用端子(141,142)と前記駆動用配線(123)とを電気的に接続する駆動用貫通配線(131)と、
 前記支持基板(110)の厚さ方向(Z方向)において前記支持基板(110)を貫通し、前記制御用端子(150)と前記制御用配線(124)とを電気的に接続する制御用貫通配線(132)と、を備える
 付記A12に記載の半導体モジュール。
 [付記A14]
 前記支持基板裏面(110R)に設けられたブート用端子(146~148)と、
 前記支持基板表面(110U)に設けられ、前記駆動用チップ(160)と電気的に接続されたブート用配線(125)と、
 前記支持基板(110)の厚さ方向(Z方向)において前記支持基板(110)を貫通し、前記ブート用端子(146~148)と前記ブート用配線(125)とを電気的に接続するブート用貫通配線(133)と、を備える
 付記A13に記載の半導体モジュール。
 [付記A15]
 ウエハ表面(821U)およびウエハ裏面(821R)を有し、前記ウエハ表面(821U)の側にGaNトランジスタ(22)が形成された複数のチップ形成領域(821A)を含むウエハ(821)を用意すること、
 隣り合う前記チップ形成領域(821A)の間に溝(821B)を形成すること、
 前記各GaNトランジスタ(22)のソースパッド(35)、ドレインパッド(36)、およびゲートパッド(37)上にそれぞれポスト(40)を形成すること、
 前記溝(821B)に充填され、前記ポスト(40)の上面が露出された樹脂層(860)を前記ウエハ(821)上に形成すること、
 前記ウエハ(821)を前記ウエハ裏面(821R)から研削して前記溝(821B)内の前記樹脂層(860)を露出することによって前記チップ形成領域(821A)ごとに前記ウエハ(821)を電気的に分離して前記GaNトランジスタ(22)が形成された基板(21)を形成すること、を含み、
 前記ポスト(40)はソース用ポスト(41)とドレイン用ポスト(42)とを含み、隣り合う2つの前記チップ形成領域(821A)の一方のソースパッド(35)上に前記ソース用ポスト(41)を形成し、他方のドレインパッド(36)上に前記ドレイン用ポスト(42)を形成し、
 前記ソース用ポスト(41)と前記ドレイン用ポスト(42)とを互いに電気的に接続する接続配線層(51)を前記樹脂層(860)の上面(860U)に形成することを含む、半導体装置(10)の製造方法。
 [付記A16]
 前記GaNトランジスタ(22)は、
 ソース電極(29)、ドレイン電極(30)、およびゲート電極(28)と、
 前記ソース電極(29)、前記ドレイン電極(30)、および前記ゲート電極(28)の各々と電気的に接続された配線層(834)と、を含み、
 隣り合う前記チップ形成領域(821A)の間に前記溝(821B)を形成することでは、隣り合う2つの前記チップ形成領域(821A)の前記配線層(834)間の距離よりも小さい幅寸法の前記溝(821B)を形成する
 付記A15に記載の半導体装置の製造方法。
 [付記A17]
 前記ポスト(40)の上面が露出された前記樹脂層(860)を前記ウエハ(821)上に形成することは、
 前記溝(821B)と、隣り合う前記チップ形成領域(821A)の間とに充填されるとともに前記ポスト(40)を覆うように前記樹脂層(860)を形成すること、
 前記樹脂層(860)の上面(860U)および前記ポスト(40)の上面の双方を研削することによって前記樹脂層(860)の上面(860U)から前記ポスト(40)を露出させること、をさらに含む
 付記A15またはA16に記載の半導体装置の製造方法。
 [付記A18]
 前記接続配線層(51)の形成後に、前記接続配線層(51)によって前記ドレイン用ポスト(42)と前記ソース用ポスト(41)とが互いに接続された複数のチップ形成領域(821A)を含むように前記樹脂層(860)を切断して半導体装置(10)を個片化することをさらに含む
 付記A15~A17のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
 [付記A19]
 支持基板(110)と、
 前記支持基板(110)上に配置された付記A1~A10のいずれか1つに記載の半導体装置(10)と、
 前記支持基板(110)上に配置され、前記半導体装置(10)と電気的に接続された駆動用チップ(160)と、を備える、半導体モジュール(100)。
 [付記A20]
 前記半導体装置(10)および前記駆動用チップ(160)を封止する第2封止樹脂(180)をさらに備える
 付記A19に記載の半導体モジュール。
 [付記A21]
 前記支持基板(110)上に配置され、前記駆動用チップ(160)と電気的に接続された制御用チップ(170)をさらに備え、
 前記第2封止樹脂(180)は、前記半導体装置(10)、前記制御用チップ(170)、および前記駆動用チップ(160)を封止している
 付記A20に記載の半導体モジュール。
 [付記B1]
 ウエハ表面(821U)およびウエハ裏面(821R)を有し、前記ウエハ表面(821U)の側にGaNトランジスタ(22)が形成された複数のチップ形成領域(821A)を含むウエハ(821)を用意すること、
 隣り合う前記チップ形成領域(821A)の間に溝(821B)を形成すること、
 前記各GaNトランジスタ(22)のソースパッド(35)、ドレインパッド(36)、およびゲートパッド(37)上にそれぞれポスト(40)を形成すること、
 前記溝(821B)に充填され、前記ポスト(40)の上面が露出された樹脂層(860)を前記ウエハ(821)上に形成すること、
 前記ウエハ(821)を前記ウエハ裏面(821R)から研削して前記溝(821B)内の前記樹脂層(860)を露出することによって前記チップ形成領域(821A)ごとに前記ウエハ(821)を電気的に分離して前記GaNトランジスタ(22)が形成された基板(21)を形成すること、を含む、半導体装置の製造方法。
 [付記B1が解決しようとする課題]
 複数のスイッチング素子を基板に実装する場合、実装機によるスイッチング素子の実装ばらつきを考慮する必要があり、隣り合うスイッチング素子の間の距離を大きく取る必要がある。このため、半導体装置の小型化に改善の余地がある。
 以上の説明は単に例示である。本開示の技術を説明する目的のために列挙された構成要素および方法(製造プロセス)以外に、より多くの考えられる組み合わせおよび置換が可能であることを当業者は認識し得る。本開示は、特許請求の範囲を含む本開示の範囲内に含まれるすべての代替、変形、および変更を包含することが意図される。
 10…半導体装置
 20A~20F…GaNユニット
 21…基板
 21U…基板表面
 21R…基板裏面
 22…GaNトランジスタ
 23…バッファ層
 24…電子走行層
 25…電子供給層
 26…二次元電子ガス
 27…ゲート層
 27A…ゲート層本体部
 27B…ソース延在部
 27C…ドレイン延在部
 27U…上面
 27R…下面
 28…ゲート電極
 29…ソース電極
 29A…ソースコンタクト部
 29B…ソースフィールドプレート部
 29C…端部
 30…ドレイン電極
 31…第1絶縁膜
 31A…開口部
 32…第2絶縁膜
 32A…第1開口部
 32B…第2開口部
 33…第3絶縁膜
 34…配線層
 34S…ソース配線部
 34D…ドレイン配線部
 34G…ゲート配線部
 34A…第4絶縁膜
 35…ソースパッド
 36…ドレインパッド
 37…ゲートパッド
 38…セル領域
 38A…アクティブ領域
 38B…非アクティブ領域
 39…第5絶縁膜
 40…ポスト
 40A…シード層
 40B…めっき層
 41…ソース用ポスト
 41U…上面
 42…ドレイン用ポスト
 42U…上面
 43…ゲート用ポスト
 43U…上面
 50,50U,50V,50W…外部配線層
 50A…シード層
 50B,50C…めっき層
 51,51U,51V,51W…接続配線層
 52,52U,52V,52W…ドレイン配線層
 53,53U,53V,53W…ソース配線層
 54,54U,54V,54W…第1ゲート配線層
 55,55U,55V,55W…第2ゲート配線層
 60…第1封止樹脂
 60U…封止表面
 60R…封止裏面
 60SA~60SD…第1~第4封止側面
 61…配線用封止層
 62…基板用封止層
 100…半導体モジュール
 110…支持基板
 110U…支持基板表面
 110R…支持基板裏面
 110SA~110SD…第1~第4支持基板側面
 121…第1接続配線
 121A…ゲート接続配線
 121B…出力接続配線
 122…第2接続配線
 123…駆動用配線
 123A…第1駆動用配線
 123B…第2駆動用配線
 124…制御用配線
 125…ブート用配線
 126…第1端子用配線
 127…第2端子用配線
 131…駆動用貫通配線
 131A…第1駆動用貫通配線
 131B…第2駆動用貫通配線
 132…制御用貫通配線
 133…ブート用貫通配線
 134…第1端子用貫通配線
 135…第2端子用貫通配線
 136…出力用貫通配線
 141,142…駆動用端子
 143~145…出力用端子
 146~148…ブート用端子
 150…制御用端子
 160…駆動用チップ
 170…制御用チップ
 180…第2封止樹脂
 821…ウエハ
 821U…ウエハ表面
 821R…ウエハ裏面
 821A…チップ形成領域
 821B…溝
 823…バッファ層
 824…電子走行層
 825…電子供給層
 827…窒化物半導体層
 828…電極層
 829…金属層
 831…第1絶縁膜
 832…第2絶縁膜
 833…第3絶縁膜
 834…配線層
 834A…第4絶縁膜
 839…第5絶縁膜
 840…フォトレジストマスク
 840A…開口部
 841…レジストマスク
 842…ドライフィルムレジスト
 842A…開口部
 843…ドライフィルムレジスト
 843A,843B…開口部
 844…ドライフィルムレジスト
 844A…開口部
 860…樹脂層
 860U…上面
 860R…裏面
 C1,C2…コンデンサ
 BC…ブートコンデンサ
 BD…ブートダイオード
 CV…制御電源
 DV…駆動電源
 GD1,GD2…ドライバ回路
 R1,R2…抵抗
 SD…導電性接合材
 HA~HF…寸法
 DA~DE…距離
 TA…隣り合うチップ形成領域の間の距離
 TB…溝の幅寸法
 CL…切断線

Claims (18)

  1.  封止表面と、前記封止表面とは反対側を向く封止裏面とを有する第1封止樹脂と、
     前記第1封止樹脂内において、前記第1封止樹脂の厚さ方向と直交する第1方向に互いに離隔して複数設けられたGaNユニットと、
    を備え、
     前記GaNユニットは、
     前記封止表面と同じ側を向く基板表面と、前記封止裏面と同じ側を向く基板裏面とを有する基板と、
     前記基板表面の側に設けられたGaNトランジスタと、
     前記各GaNトランジスタのソースパッド、ドレインパッド、およびゲートパッド上に設けられ、前記第1封止樹脂から露出するポストと、
    を含み、
     前記ポストは、
     前記第1方向に隣り合う2つの前記GaNユニットのうち一方の前記ソースパッド上に形成されたソース用ポストと、
     前記第1方向に隣り合う2つの前記GaNユニットのうち他方の前記ドレインパッド上に形成されたドレイン用ポストと、
    を含み、
     前記封止表面上に設けられ、前記ソース用ポストと前記ドレイン用ポストとを互いに電気的に接続する接続配線層を備える
     半導体装置。
  2.  複数の前記基板裏面は、前記封止裏面から露出している
     請求項1に記載の半導体装置。
  3.  複数の前記基板裏面は、前記封止裏面と面一である
     請求項2に記載の半導体装置。
  4.  複数の前記基板裏面および前記封止裏面には、研削痕が形成されている
     請求項3に記載の半導体装置。
  5.  前記ソース用ポストの上面、前記ドレイン用ポストの上面、および前記封止表面は、面一である
     請求項1~3のいずれか一項に記載の半導体装置。
  6.  前記各GaNユニットは、
     ドレイン電極、ソース電極、およびゲート電極と、
     前記基板上に設けられ、前記ドレイン電極、前記ソース電極、および前記ゲート電極と前記ドレインパッド、前記ソースパッド、および前記ゲートパッドとを個別に電気的に接続する配線層と、
    を含み、
     前記第1封止樹脂は、複数の前記配線層を覆うとともに、前記第1方向に隣り合う2つの前記GaNユニットそれぞれの前記配線層の間に介在するように設けられている
     請求項1~4のいずれか一項に記載の半導体装置。
  7.  前記第1封止樹脂は、
     前記第1方向に隣り合う2つの前記配線層の間に介在する配線用封止層と、
     前記第1方向に隣り合う2つの前記基板の間に介在する基板用封止層と、
    を含み、
     前記配線用封止層の前記第1方向の寸法は、前記基板用封止層の前記第1方向の寸法よりも大きい
     請求項6に記載の半導体装置。
  8.  前記各GaNユニットの前記ドレインパッド、前記ソースパッド、前記ゲートパッドの各々は、前記第1封止樹脂に覆われている
     請求項1~7のいずれか一項に記載の半導体装置。
  9.  複数の前記GaNユニットは、前記第1方向に隣り合う2つの前記GaNユニットによって構成されている
     請求項1~8のいずれか一項に記載の半導体装置。
  10.  前記第1封止樹脂の厚さ方向および前記第1方向の双方と直交する方向を第2方向として、
     複数の前記GaNユニットは、前記第1方向に隣り合う2つの前記GaNユニットの組が、前記第2方向に互いに離隔して3つ配列された6つの前記GaNユニットによって構成されている
     請求項1~8のいずれか一項に記載の半導体装置。
  11.  支持基板と、
     前記支持基板上に配置された請求項1~10のいずれか一項に記載の半導体装置と、
     前記支持基板上に配置され、前記半導体装置と電気的に接続された駆動用チップと、
     前記支持基板上に配置され、前記駆動用チップと電気的に接続された制御用チップと、
     前記半導体装置、前記制御用チップ、および前記駆動用チップを封止する第2封止樹脂と、
    を備える、半導体モジュール。
  12.  前記支持基板上に設けられ、前記駆動用チップと前記半導体装置とを電気的に接続する第1接続配線と、
     前記支持基板上に設けられ、前記制御用チップと前記駆動用チップとを電気的に接続する第2接続配線と、
    を備える
     請求項11に記載の半導体モジュール。
  13.  前記支持基板は、支持基板表面と、前記支持基板表面とは反対側を向く支持基板裏面と、を有し、
     前記支持基板裏面に設けられた駆動用端子および制御用端子と、
     前記支持基板表面に設けられ、前記半導体装置と電気的に接続された駆動用配線と、
     前記支持基板表面に設けられ、前記制御用チップと電気的に接続された制御用配線と、
     前記支持基板の厚さ方向において前記支持基板を貫通し、前記駆動用端子と前記駆動用配線とを電気的に接続する駆動用貫通配線と、
     前記支持基板の厚さ方向において前記支持基板を貫通し、前記制御用端子と前記制御用配線とを電気的に接続する制御用貫通配線と、
    を備える
     請求項12に記載の半導体モジュール。
  14.  前記支持基板裏面に設けられたブート用端子と、
     前記支持基板表面に設けられ、前記駆動用チップと電気的に接続されたブート用配線と、
     前記支持基板の厚さ方向において前記支持基板を貫通し、前記ブート用端子と前記ブート用配線とを電気的に接続するブート用貫通配線と、
    を備える
     請求項13に記載の半導体モジュール。
  15.  ウエハ表面およびウエハ裏面を有し、前記ウエハ表面の側にGaNトランジスタが形成された複数のチップ形成領域を含むウエハを用意すること、
     隣り合う前記チップ形成領域の間に溝を形成すること、
     前記各GaNトランジスタのソースパッド、ドレインパッド、およびゲートパッド上にそれぞれポストを形成すること、
     前記溝に充填され、前記ポストの上面が露出された樹脂層を前記ウエハ上に形成すること、
     前記ウエハを前記ウエハ裏面から研削して前記溝内の前記樹脂層を露出することによって前記チップ形成領域ごとに前記ウエハを電気的に分離して前記GaNトランジスタが形成された基板を形成すること、
    を含み、
     前記ポストはソース用ポストとドレイン用ポストとを含み、隣り合う2つの前記チップ形成領域の一方のソースパッド上に前記ソース用ポストを形成し、他方のドレインパッド上に前記ドレイン用ポストを形成し、
     前記ソース用ポストと前記ドレイン用ポストとを互いに電気的に接続する接続配線層を前記樹脂層の上面に形成することを含む、半導体装置の製造方法。
  16.  前記GaNトランジスタは、
     ソース電極、ドレイン電極、およびゲート電極と、
     前記ソース電極、前記ドレイン電極、および前記ゲート電極の各々と電気的に接続された配線層と、
    を含み、
     隣り合う前記チップ形成領域の間に前記溝を形成することでは、隣り合う2つの前記チップ形成領域の前記配線層間の距離よりも小さい幅寸法の前記溝を形成する
     請求項15に記載の半導体装置の製造方法。
  17.  前記ポストの上面が露出された前記樹脂層を前記ウエハ上に形成することは、
     前記溝と、隣り合う前記チップ形成領域の間とに充填されるとともに前記ポストを覆うように前記樹脂層を形成すること、
     前記樹脂層の上面および前記ポストの上面の双方を研削することによって前記樹脂層の上面から前記ポストを露出させること、
    をさらに含む
     請求項15または16に記載の半導体装置の製造方法。
  18.  前記接続配線層の形成後に、前記接続配線層によって前記ドレイン用ポストと前記ソース用ポストとが互いに接続された複数のチップ形成領域を含むように前記樹脂層を切断して半導体装置を個片化することをさらに含む
     請求項15~17のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
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