(57)【要約】【課題】信頼性を向上させた半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、ダイパッドと、前記ダイパッド上にマウントされた半導体チップと、前記ダイパッドと前記半導体チップとの間に配置された接合部材と、前記半導体チップの外周に沿って配置され、前記接合部材の一部と前記半導体チップとの間に位置する第１樹脂部材と、前記半導体チップと、前記ダイパッドの前記半導体チップがマウントされた表面と、を覆う第２樹脂部材と、を備える。前記接合部材は、前記半導体チップに接する部分と前記一部とを含む。【選択図】図１
2020150029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイパッドと、
前記ダイパッド上にマウントされた半導体チップと、
前記ダイパッドと前記半導体チップとの間に配置された接合部材と、
前記半導体チップの外周に沿って配置され、前記接合部材の一部と前記半導体チップとの間に位置する第１樹脂部材と、
前記半導体チップと、前記ダイパッドの前記半導体チップがマウントされた表面と、を覆う第２樹脂部材と、
を備え、
前記接合部材は、前記半導体チップに接する部分と前記一部とを含む半導体装置。
【請求項２】
前記第１樹脂部材は、前記第２樹脂部材とは異なる材料を含む請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２樹脂部材は、前記ダイパッドの裏面以外の表面および側面を覆う請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２樹脂部材は、前記ダイパッドの全面を覆う請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１樹脂部材は、複数設けられ、前記半導体チップの外周に沿って、相互に離間して配置される請求項１〜４に記載の半導体装置。
【請求項６】
ダイパッドと、
前記ダイパッド上にマウントされた半導体チップと、
前記ダイパッドと前記半導体チップとの間に配置された接合部材と、
前記ダイパッドの上面の外縁に沿って配置され、前記半導体チップと前記接合部材とを囲む第１樹脂部材と、
前記半導体チップと、前記ダイパッドの前記半導体チップがマウントされた表面と、を覆う第２樹脂部材と、
を備え、
前記第１樹脂部材は、前記ダイパッドと前記半導体チップとの間に位置する部分を含まない半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイパッド上にマウントされた半導体チップを樹脂パッケージで封じた構造を有する半導体装置がある。このような半導体装置は、小型化に伴い、ダイパッドのサイズも縮小している。このため、ダイパッドと半導体チップとをハンダなどの接合部材を用いて接続する際に、接合部材がダイパッドの意図しない部分に回り込み、樹脂パッケージの気密性を低下させる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２１６８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態は、信頼性を向上させた半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る半導体装置は、ダイパッドと、前記ダイパッド上にマウントされた半導体チップと、前記ダイパッドと前記半導体チップとの間に配置された接合部材と、前記半導体チップの外周に沿って配置され、前記接合部材の一部と前記半導体チップとの間に位置する第１樹脂部材と、前記半導体チップと、前記ダイパッドの前記半導体チップがマウントされた表面と、を覆う第２樹脂部材と、を備える。前記接合部材は、前記半導体チップに接する部分と前記一部とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置を示す模式図である。
【図２】第１実施形態に係る半導体チップの裏面を示す模式図である。
【図３】第１実施形態に係る半導体装置の製造過程を示す模式図である。
【図４】第２実施形態に係る半導体装置を示す模式図である。
【図５】第２実施形態に係る半導体装置の製造過程を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
【０００８】
さらに、各図中に示すＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を用いて各部分の配置および構成を説明する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、相互に直交し、それぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を表す。また、Ｚ方向を上方、その反対方向を下方として説明する場合がある。
【０００９】
（第１実施形態）  
図１（ａ）および（ｂ）は、第１実施形態に係る半導体装置１を示す模式図である。図１（ａ）は、半導体装置１の外観を示す斜視図である。図１（ｂ）は、Ｙ−Ｚ平面に平行な断面を示す模式図である。半導体装置１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴを含む。
【００１０】
図１（ａ）に示すように、半導体装置１は、樹脂パッケージ１０と、リード端子１３、１５および１７と、を含む。樹脂パッケージ１０は、例えば、半導体チップ２０（図１（ｂ）参照）を収容する。半導体チップ２０は、例えば、ＭＯＳＦＥＴチップである。
【００１１】
リード端子１３、１５および１７は、例えば、樹脂パッケージ１０の１つの側面から延出するように配置される。リード端子１３は、例えば、半導体チップ２０のドレインにつながり、リード端子１５は、例えば、半導体チップ２０のソースにつながる。また、リート端子１７は、例えば、半導体チップ２０のゲートにつながる。リード端子１３、１５および１７は、例えば、銅もしくは銅合金を含む。
【００１２】
図１（ｂ）に示すように、半導体装置１は、半導体チップ２０と、樹脂部材２５と、ダイパッド３０と、コネクタ１５Ｍと、を含む。ダイパッド３０は、例えば、銅または銅合金を含むリードダイパッドであり、リード端子１３は、ダイパッド３０の一部である（図３（ａ）参照）。また、リード端子１３は、図示しない金属ワイヤによりダイパッド３０に電気的に接続されても良い。リード端子１５は、コネクタ１５Ｍの一部である。
【００１３】
半導体チップ２０は、接合層３３を介して、ダイパッド３０の表面３０Ｆ上にマウントされる。接合層２３は、例えば、ハンダ層である。接合層３３は、例えば、半導体チップ２０の裏面電極、例えば、ドレイン電極（図示しない）に接し、半導体チップ２０とダイパッド３０とを電気的に接続する。
【００１４】
樹脂部材２５は、半導体チップ２０の裏面側に設けられる。樹脂部材２５は、例えば、半導体チップ２０の裏面電極（ドレイン電極）上に設けられる。樹脂部材２５は、半導体チップ２０と接合層２３の一部との間に位置し、半導体チップ２０の外周に沿って延在する（図２（ａ）参照）。
【００１５】
コネクタ１５Ｍは、接合層２３を介して半導体チップの表面電極、例えば、ソース電極（図示しない）に電気的に接続される。コネクタ１５Ｍは、例えば、銅もしくは銅合金を含む金属板である。接合層２３は、例えば、ハンダ層である。
【００１６】
樹脂パッケージ１０は、半導体チップ２０、ダイパッド３０およびコネクタ１５Ｍを覆うように設けられる。樹脂パッケージ１０は、例えば、エポキシ樹脂を含み、真空成形法を用いて形成される。
【００１７】
図１（ｂ）に示すように、樹脂パッケージ１０は、ダイパッド３０の表面３０Ｆ、裏面３０Ｂおよび側面３０Ｓを覆うように設けられる。半導体チップ２０は、樹脂パッケージ１０から延出したリード端子１３、１５および１７を介して外部回路に接続される。リード端子１７は、樹脂パッケージ内の図示しない部分において、半導体チップ２０のゲートパッド（図示しない）に電気的に接続される。
【００１８】
なお、実施形態は、上記の例に限定される訳ではない。例えば、ダイパッド３０の裏面３０Ｂを樹脂パッケージ１０から露出させ（図４（ａ）参照）、ダイパッド３０に電気的に接続されるリード端子１３を省略した構成でも良い。
【００１９】
図２（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体チップ２０の裏面２０Ｂを示す模式図である。裏面２０Ｂは、例えば、裏面電極（ドレイン電極）の表面である。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、樹脂部材２５は、半導体チップ２０の裏面２０Ｂの上に設けられる。樹脂部材２５は、例えば、半導体チップ２０の外周に沿ったライン状に設けられる。樹脂部材２５は、連続して延在する一体の部材であり、例えば、ポリイミドを含む。
【００２１】
樹脂部材２５は、例えば、半導体チップ２０の製造過程において、半導体ウェーハの裏面上に樹脂膜を形成した後、フォトリソグラフィにより所定の形状にパターニングすることにより形成される。
【００２２】
図２（ｂ）に示すように、樹脂部材２５に代えて、複数の樹脂部材２７を半導体チップ２０の裏面２０Ｂ上に配置しても良い。樹脂部材２７は、半導体チップ２０の外周に沿って、相互に離間して配置される。樹脂部材２７は、例えば、ポリイミドを含む。樹脂部材２７は、例えば、フォトリソグラフィや印刷法を用いて形成される。
【００２３】
図２（ｃ）に示すように、樹脂部材２５に切断部２５Ｓを設けても良い。切断部２５Ｓは、例えば、四角形の半導体チップ２０の４つの辺のうちの少なくとも１つに沿った部分に設けられる。また、樹脂部材２５は、例えば、スクリーン印刷などの印刷方法により形成しても良い。この例の樹脂部材２５は、例えば、印刷法（プリンティング）を用いて形成できる。
【００２４】
次に、図３（ａ）〜（ｃ）を参照して、半導体装置１の製造方法を説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、第１実施形態に係る半導体装置１の製造過程を順に示す模式図である。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、リード端子１３およびダイパッド３０を含むリードフレームを準備する。ダイパッド３０は、例えば、Ｘ方向およびＹ方向に複数配置され、それぞれリード端子１３を介して枠体（図示しない）につながる。
【００２６】
図３（ｂ）に示すように、ダイパッド３０の表面３０Ｆ上に、接合部材３５を滴下する。接合部材３５は、例えば、液状のクリームハンダである。例えば、複数のダイパッド３０のそれぞれに対して、所定量の接合部材３５が可動ノズル３７から滴下される。
【００２７】
図３（ｃ）に示すように、ダイパッド３０の表面３０Ｆ上に、接合部材３５を介して半導体チップ２０をマウントする。半導体チップ２０は、樹脂部材２５が設けられた裏面２０Ｂをダイパッド３０に向けてマウントされる。続いて、半導体チップ２０がマウントされたダイパッド３０を加熱し、接合部材３５を接合層３３に変換する。ダイパッド３０は、例えば、はんだリフローの過程において加熱される。
【００２８】
接合部材３５は、半導体チップ２０とダイパッド３０との間のスペースに広がり、半導体チップ２０の裏面２０Ｂおよびダイパッド３０の表面３０Ｆに接する。さらに、接合部材３５の一部は、半導体チップ２０とダイパッド３０との間のスペースの外側に広がろうとする。
【００２９】
樹脂部材２５には、例えば、接合部材３５に対する親和性が低い材料が用いられる。このため、接合部材３５のスペース外への広がりは、樹脂部材２５により抑制される。例えば、樹脂部材２５と接する部分における接合部材３５の表面張力により、接合部材３５のスペース外への広がりが抑制される。
【００３０】
図３（ｂ）に示す工程において、可動ノズル３７から滴下される接合部材３５の量は、例えば、半導体チップ２０とダイパッド３０との間のスペースを充填し、樹脂部材２５とダイパッド３０との間に広がる程度に調整される（図１（ｂ）参照）。これにより、半導体チップ２０とダイパッド３０との間のスペースの外側への接合部材３５の広がりを回避することができる。
【００３１】
例えば、半導体チップ２０の裏面２０Ｂ上に樹脂部材２５が設けられない場合において、半導体チップ２０とダイパッド３０との間に均一な接合層を形成するために、半導体チップ２０をダイパッド３０に押し当てる力を加えると、半導体チップ２０とダイパッド３０との間のスペースが狭くなる。このため、ダイパッド３０に滴下された接合部材３５の大部分は、半導体チップ２０とダイパッド３０との間のスペースの外側に押し出される。
【００３２】
スペース外に押し出される接合部材３５の量は、例えば、半導体チップ２０およびダイパッド３０の接合状態に依存し、一定とはならない。スペース外に押し出される接合部材３５の量が多くなると、例えば、接合部材３５は、ダイパッド３０を加熱する過程において、ダイパッド３０の表面３０Ｆに沿って広がり、側面３０Ｓおよび裏面３０Ｂ（図１参照）に回り込む場合がある。これにより、例えば、ダイパッド３０の上下に配置された電極がショートする怖れがある。また、樹脂パッケージ１０とダイパッド３０との間の密着力が低下し、樹脂パッケージ１０の気密性が低下する恐れもある。これを避けるために、接合部材３５の滴下量を減らすと、半導体チップ２０とダイパッド３０との間にボイドが発生する。結果として、半導体装置１の信頼性が低下する。
【００３３】
これに対し、本実施形態に係る半導体装置１では、半導体チップ２０の裏面２０Ｂ上に樹脂部材２５が設けられるため、半導体チップ２０とダイパッド３０との間に所定のスペースを確保することができる。これにより、半導体チップ２０とダイパッド３０との間のスペースに、一定量の接合部材３５を保持することが可能となる。したがって、接合部材３５の滴下量は、少なくとも、半導体チップ２０とダイパッド３０との間のスペースに保持される量であれば良い。このため、半導体チップ２０とダイパッド３０との間にボイドを発生させることなく、且つ、接合部材３５がダイパッド３０の側面３０Ｓおよび裏面３０Ｂに回り込むことのないように、滴下量を制御することが容易になる。すなわち、半導体チップ２０とダイパッド３０との間のスペースの外側に押し出される接合部材３５の量を少なくすることができる。
【００３４】
さらに、半導体チップ２０がマウントされたダイパッド３０の加熱工程において、樹脂部材２５は、接合部材３５の広がりを抑制する。その結果、接合部材３５の側面３０Ｓおよび裏面３０Ｂへの回り込みを防ぎ、半導体装置１の信頼性を向上させることができる。
【００３５】
また、樹脂部材２５に代えて、図２（ｂ）に示す樹脂部材２７を用いる場合には、隣接する樹脂部材２７の間隔を、接合部材３５が通り抜けることができない幅にすることが好ましい。すなわち、接合部材３５の表面張力により、樹脂部材２７の外側への広がりが抑制される間隔とすることが好ましい。
【００３６】
（第２実施形態）  
図４（ａ）および（ｂ）は、第２実施形態に係る半導体装置２を示す模式図である。図４（ａ）は、Ｙ−Ｚ面に平行な断面を示す模式図である。図４（ｂ）は、ダイパッド３０の表面上に設けられた樹脂部材４０を示す平面図である。
【００３７】
図４（ａ）に示すように、半導体チップ２０は、接合層３３を介して、ダイパッド３０の上にマウントされる。また、半導体チップ２０の上に、接合層２３を介してコネクタ１５Ｍがボンディングされる。
【００３８】
本実施形態では、ダイパッド３０の表面３０Ｆ上に樹脂部材４０が配置される。また、樹脂パッケージ１０は、ダイパッド３０の裏面３０Ｂが露出されるように成形される。なお、実施形態は、この例に限定される訳ではなく、例えば、樹脂パッケージ１０は、ダイパッド３０の全体を覆うように成形されても良い（図１（ｂ）参照）。
【００３９】
図４（ｂ）に示すように、樹脂部材４０は、ダイパッド３０の外周に沿って、例えば、線状に設けられる。また、樹脂部材４０は、ダイパッド３０の外周に沿って複数設けられる形態であっても良い（図２（ｂ）参照）。樹脂部材４０は、半導体チップ２０がマウントされる領域の外側に設けられ、半導体チップ２０とダイパッド３０との間には配置されない。
【００４０】
次に、図５（ａ）〜（ｃ）を参照して、半導体装置２の製造方法を説明する。図５（ａ）〜（ｃ）は、第２実施形態に係る半導体装置２の製造過程を順に示す模式図である。
【００４１】
図５（ａ）に示すように、ダイパッド３０の表面３０Ｆ上に樹脂部材４０を形成する。樹脂部材４０は、例えば、印刷法もしくはインクジェット法を用いて選択的に形成される。樹脂部材４０は、表面３０Ｆにおける半導体チップ２０がマウントされる領域には形成されない。
【００４２】
図５（ｂ）に示すように、ダイパッド３０の表面３０Ｆ上に、接合部材３５を滴下する。接合部材３５は、例えば、液状のクリームハンダである。接合部材３５は、樹脂部材４０に囲まれた領域に滴下される。
【００４３】
図５（ｃ）に示すように、ダイパッド３０の表面３０Ｆ上に、接合部材３５を介して半導体チップ２０をマウントする。続いて、半導体チップ２０がマウントされたダイパッド３０を加熱し、接合部材３５を接合層３３に変換する。
【００４４】
樹脂部材４０は、ダイパッド３０の表面３０Ｆにおいて、接合部材３５の広がりをせき止めるバンクとして機能する。これにより、ダイパッド３０の側面３０Ｓおよび裏面３０Ｂへの接合部材３５の回り込みを防ぐことが可能となり、半導体装置２の信頼性を向上させることができる。
【００４５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４６】
１、２…半導体装置、  １０…樹脂パッケージ、  １３、１５、１７…リード端子、  １５Ｍ…コネクタ、  ２０…半導体チップ、  ２０Ｂ、３０Ｂ…裏面、  ２３、３３…接合層、  ２５、２７、４０…樹脂部材、  ３０…ダイパッド、  ３０Ｆ…表面、  ３０Ｓ…側面、  ３５…接合部材、  ３７…可動ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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