(57)【要約】      （修正有）【課題】不良が生じにくく、長期的に安定した動作が可能な半導体装置を提供する。【解決手段】半導体チップ２と、前記半導体チップ２を搭載するフレーム３もしくは基板と、前記半導体チップ２を封止する実質的にハロゲン系難燃剤を含まない樹脂と、前記半導体チップ２の周辺に不純物イオンを捕獲するゲッタリング部４とを有することを特徴とする半導体装置１を提供する。また、半導体装置１もしくは半導体チップ２を多数実装したプリント基板をハロゲンフリー樹脂で封止したモジュール製品にも適用することができる。【選択図】図１
2010114287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、
前記半導体チップを搭載するフレームもしくは基板と、
前記半導体チップを封止するハロゲンフリー樹脂と、
前記半導体チップの周辺に不純物イオンを捕獲するゲッタリング部と
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ハロゲンフリー樹脂は実質的にハロゲン系難燃剤を含まないことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記ハロゲンフリー樹脂は金属水和物系難燃剤、リン系難燃剤の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ハロゲンフリー樹脂は実質的に難燃剤を含まないことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ハロゲンフリー樹脂は実質的に原材料にハロゲン化合物及びアンチモン化合物を含まないことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記ハロゲンフリー樹脂は（１）塩素の含有率が０．０９ｗｔ％以下、（２）臭素の含有率が０．０９ｗｔ％以下、（３）アンチモンの含有率が０．０９ｗｔ％以下の基準を満たしていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記ハロゲンフリー樹脂は塩素の含有量が臭素の含有量より大きいことを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記フレームもしくは基板と前記樹脂との界面に前記ゲッタリング部が形成されていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記フレームもしくは基板には前記半導体チップを搭載する領域の周辺に凹部が設けられており、前記ゲッタリング部は前記凹部内に形成されていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記フレームもしくは基板には前記半導体チップを搭載する領域の周辺に複数の凸部が設けられており、前記ゲッタリング部は前記凸部に近接して設けられていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記ゲッタリング部は前記フレームもしくは基板の前記半導体チップを搭載する領域の周辺に設けられており、かつ前記ゲッタリング部が形成された領域は前記ゲッタリング部が形成されていない領域に比べてダングリングボンドが多いことを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記ゲッタリング部は前記フレームもしくは基板の前記半導体チップを搭載する領域の周辺に設けられた金属膜で形成されていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記ゲッタリング部は前記フレームもしくは基板の前記半導体チップを搭載する領域の周辺に設けられた金属膜で形成され、かつ前記配線は電流を流し磁界を発生させていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記ゲッタリング部は前記樹脂内部にイオントラップ材料を添加することで形成されており、
前記イオントラップ材料は前記フレームもしくは基板と前記樹脂の界面に近づくほど多く添加されていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記ゲッタリング部は前記樹脂内部にイオントラップ材料を添加することで形成されており、
前記樹脂は前記半導体チップを包囲する第１の樹脂と、前記第１の樹脂の外側に設けられた第２の樹脂とを有し、少なくとも前記第２の樹脂内に前記イオントラップ材料が添加されていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１６】
複数本のインナーリードと、
前記インナーリードと前記半導体チップとを電気的に接続する接続部と、をさらに有し、
前記ゲッタリング部は前記接続部に形成されていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記ゲッタリング部は分極材料を含んでいることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂封止された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トランジスタ、ダイオード、ＬＳＩ等の半導体チップを封止する樹脂には、難燃性剤としてＳｂＢｒが使用されていたが、Ｓｂ，Ｂｒ等のハロゲン系物質は環境に悪影響を与えるものとして、代替材料の使用が求められていた。
【０００３】
そこで、リン系難燃剤、金属水和物系難燃剤（特許文献１）などのＳｂ，Ｂｒ等を含むハロゲン系難燃剤を含有しないハロゲンフリー樹脂が提案されている。    
【特許文献１】特開２００８−７５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のようなハロゲンフリー樹脂を用いることの影響として、従来使用していた樹脂よりもガラス転移点温度（以下Ｔｇと呼ぶ）が低いことが指摘されている。高温で電子デバイスを使用した場合、Ｔｇを超えると、樹脂の弾性率は急激に低下し、樹脂は柔らかくなり、材料間の密着性は低下する。界面間に存在する不純物イオンは、動作時のデバイスに印加された電界により引き寄せられ、柔らかくなった樹脂界面を移動しやすくなり、イオンマイグレーションを引き起こし、デンドライトもしくはリークパスを形成してしまう。その結果、半導体装置の長期的な安定動作に不具合をもたらす。
【０００５】
本発明の課題は、上記に鑑み、不良が生じにくく、長期的に安定した動作が可能な半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するため、本発明の一態様によれば、半導体チップと、前記半導体チップを搭載するフレームもしくは基板と、前記半導体チップを封止するハロゲンフリー樹脂と、前記半導体チップの周辺に不純物イオンを捕獲するゲッタリング部とを有することを特徴とする半導体装置が提供される。
【０００７】
ハロゲンフリー樹脂を使用したとしても不純物イオンはゼロにはならず、プロセス中もしくは材料により不純物イオンが導入されることがある。また、高電圧デバイスになるほど素子の電界は大きくなり、不純物イオンの濃度は小さくても、不純物イオンは電界により引き寄せられマイグレーションを引き起こし、リークパスの形成を促進する方向に向かう。
【０００８】
これに対し、本発明は上記のように構成したので、不純物イオンの移動が制限され、リークパスや腐食の要因となるイオンマイグレーションの形成を抑制できるため、長期にわたる安定動作が可能な半導体装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１０】
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１１】
本発明の実施の形態に係る半導体装置において、ハロゲンフリー樹脂とは原材料にハロゲン化合物及びアンチモン化合物を使用せず、かつ（１）塩素Ｃｌの含有率が０．０９ｗｔ％以下、（２）臭素Ｂｒの含有率が０．０９ｗｔ％以下、（３）アンチモンＳｂの含有率が０．０９ｗｔ％以下の基準を満たす樹脂と定義する。上記のように、ハロゲンフリー樹脂は必ずしもハロゲンの含有量がゼロになるということではない。Ｂｒイオンの含有量は極端に小さいが、それ以外のハロゲン系イオン、例えばＣｌイオンを含むハロゲンフリー樹脂もある。Ｃｌイオンは樹脂を形成する骨格高分子に含まれており、リークパスに悪影響を及ぼしていると考えられる。また、ハロゲンフリー樹脂として、実質的にハロゲン系難燃剤を含まない樹脂、あるいは金属水和物系難燃剤、リン系難燃剤の少なくとも一方を含む樹脂、あるいは難燃剤を含まない難燃剤レス樹脂が用いられる。難燃剤を含まない難燃剤レス樹脂は高分子の表面に皮膜を形成して酸素を遮断している。
【００１２】
（第１実施形態）  図１は、本発明に係る半導体装置の第１実施形態を平面図で示している。図２には、図１のII-II線に沿う断面図を示している。図１および図２に示す半導体装置Ａ１は、半導体チップ１、フレーム２、ゲッタリング部３、ハンダ層４および、樹脂パッケージ５を備えた半導体装置である。なお、フレーム２の表面の様子を示すために、図１では、樹脂パッケージ５を省略している。図１は、フレーム２の厚み方向視における平面を示しており、以下の説明における平面視はフレーム２の厚み方向視と同一である。図３は本発明に係る半導体チップの一例であるＭＯＳＦＥＴの構造の断面図を示している。
【００１３】
半導体チップ１は、たとえば、トレンチゲート型のパワーＭＯＳＦＥＴである。上記ＭＯＳＦＥＴは、図３に示すように、Ｎ+型シリコン基板１１の上面上に、所定の厚みを有するシリコンからなるエピタキシャル層が形成されている。このエピタキシャル層には、Ｎ+型シリコン基板側から、Ｎ-型不純物領域１２、Ｐ-型不純物領域１３、および、Ｎ+型ソース領域１４が順次形成されている。そして、Ｎ+型ソース領域１４およびＰ-型不純物領域１３を貫通するように、複数のトレンチ１５がエピタキシャル層に形成されている。このトレンチ１５は、エピタキシャル層の所定領域がその上面（主表面）側からエッチングされることによって形成されている。すなわち、複数のトレンチ１５の各々の開口端は、エピタキシャル層の上面側に位置している。また、複数のトレンチ１５は、その各々がエピタキシャル層の上面に対して並行な所定方法に沿って延びるように細長状（ストライプ状）に形成されている。  また、複数のトレンチ１５は、エピタキシャル層の上面に対して並行で、かつ、トレンチ１５が延びる方向と直交する方向に所定の間隔を隔てて配列されている。さらに、複数のトレンチ１５の各々の溝深さは、エピタキシャル層の厚みよりも小さくなるように設定されている。具体的には、複数のトレンチ１５の各々の溝深さは、約１μｍ〜約３μｍに設定されている。また、複数のトレンチ１５の各々の幅は、約０．３μｍ〜約０．５μｍに設定されている。
【００１４】
また、上記したＮ+型ソース領域１４は、複数のトレンチ１５の各々がＮ+型ソース領域１４を貫通するように形成されることによって、複数のトレンチ１５の各々の縁部に形成されている。そして、互いに隣り合う２つのトレンチ１５の縁部に形成されたＮ+型ソース領域１４の間には、Ｎ+型ソース領域１４を貫通してＰ-型不純物領域と接するＰ+型ベース領域１６が形成されている。
【００１５】
また、複数のトレンチ１５の各々の内面には、エピタキシャル層を構成するシリコンを熱酸化処理することによって得られるＳｉＯ2からなるシリコン酸化膜１７が形成されている。このシリコン酸化膜１７は、Ｎ+型ソース領域１４の上面上に延設されている。また、複数のトレンチ１５の各々の内部には、シリコン酸化膜１７を介して、ポリシリコン層１８とタングステン１９からなるゲート電極２０が形成されている。  ゲート電極２０の上面上、および、エピタキシャル層の上面上には、ＳｉＯ2からなる層間絶縁膜２１が形成されている。この層間絶縁膜の所定領域には、Ｎ+型ソース領域の一部およびＰ+型ベース領域を露出させるコンタクトホールが形成されている。  また、エピタキシャル層の上面上には、層間絶縁膜２１を覆うとともに、コンタクトホールを埋めるように、Ａｌ、または、ＡｌとＳｉとの合金からなるソース電極２２が形成されている。このソース電極２２は、Ｎ+型ソース領域１４およびＰ+型ベース領域１６に対してオーミック接触されている一方、ゲート電極２０とは、層間絶縁膜２１によって電気的に絶縁されている。
【００１６】
一方、Ｎ+型シリコン基板の裏面上（エピタキシャル層とは反対側の面上）には、Ａｕ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｇなどを含む多層構造体からなるドレイン電極２３が形成されている。このドレイン電極２３は、Ｎ+型シリコン基板１１に対してオーミック接触している。
【００１７】
フレーム２は、たとえばＣｕ製であり、厚さ１〜２ｍｍ程度の板状に形成されている。このフレーム２は、平面視において、四隅の角が丸く形成された、一辺の長さがたとえば２０ｍｍの正方形となっている。このフレームには溝２１が形成されている。
【００１８】
溝２１は、図１および図２に示すように、平面視においてＭＯＳＦＥＴを囲むように周辺に形成されている。この溝２１は、たとえば５μｍ〜４０μｍ程度、フレーム２の表面から凹んでいる。上記溝２１は、フレーム２もしくはフレーム２上に形成されたメッキと樹脂パッケージ５の樹脂との界面沿いに形成されたものであれば形状は問わない。上記溝２１は必ずしもＭＯＳＦＥＴを囲むように周辺に形成されている必要はなく、ＭＯＳＦＥＴの各辺と平行に４箇所に形成されていても良い。また、上記溝２１の内部には絶縁物２２を介してゲッタリング部３が埋め込まれている。電極が片側のみに形成され、電子の流れ横方向の半導体チップである場合は、ゲッタリング部３が溝２１に直接埋め込まれていてもよい。
【００１９】
ゲッタリング部３はたとえばコンデンサなどの分極材料が用いられる。分極材料はプラス、マイナス両方の電荷があるため、陽イオン、陰イオン双方の不純物イオンの捕獲において効果を発揮する。また、ゲッタリング部３はたとえば不純物イオンを捕獲する添加剤を塗布してもよいし、強誘電材料を埋め込んでもよい。
【００２０】
ハンダ層４は、たとえば、直径５〜１０μｍ程度の金属粒が添加されたハンダ材によって形成されている。上記金属粒としては、たとえばＡｇ，ＣｕまたはＴｅが用いられる。このハンダ層３は、平面視においてゲッタリング部３の内縁近傍まで広がっている。
【００２１】
樹脂パッケージ５は、実質的にハロゲン系難燃剤を含有しないハロゲンフリー樹脂である。たとえば、金属水和物系難燃剤、リン系難燃剤の少なくとも一方を含む樹脂、あるいは難燃剤を含まない難燃剤レス樹脂が用いられる。また、樹脂パッケージ５はＭＯＳＦＥＴ１、フレーム２、ゲッタリング部３、およびハンダ層４を覆うように形成されており、ＭＯＳＦＥＴ１、フレーム２、ゲッタリング部３、およびハンダ層４を保護している。
【００２２】
次に、上記構成の半導体装置Ａ１の作用について説明する。
【００２３】
本実施形態によれば、不純物イオンを捕獲するゲッタリング部３を設けているため、ＭＯＳＦＥＴの動作時に不純物イオンがＭＯＳＦＥＴの電界により引き寄されるのを低減することができ、リークパスや腐食の要因となるイオンマイグレーションの形成を抑制することができる。
【００２４】
また、本実施形態ではゲッタリング部３にコンデンサなどの分極材料が用いて説明したが、これに限定されるものではなく、分極材料の代わりにポリシリコン３１を用いても良い。図４は、ポリシリコンを使用した場合の本発明に係る半導体装置を平面図で示している。ポリシリコン３１はたとえばＭＯＳＦＥＴの各辺と平行に４箇所に形成されており、Ｐ型ポリシリコンとＮ型ポリシリコンとを５０μｍごとに交互に設けられている。実際のＰＣＢＴ試験をはじめとする耐湿性試験において、オバーク分析によりポリシリコン部３１が発光することが確認されている。これは不純物イオンがポリシリコン３１に捕獲されていることを意味する。従って、半導体チップ１の動作に直接関係しない部分に、上記のようなポリシリコン３１を設けることで、不純物イオンを捕獲する機能をもたせることができる。
【００２５】
図５〜図１５は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付し、説明を省略している。  （第２実施形態）    図５は、本発明に係る半導体装置の第２実施形態を平面図で示している。図６には、図５のVI-VI線に沿う断面図を示している。図５および図６に示す半導体装置Ａ２は、半導体チップ１０１、部分的にメッキ６が施されたフレーム２０１、ゲッタリング部３２、ハンダ層４および、樹脂パッケージ５２を備えた半導体装置である。なお、フレーム２０１の表面の様子を示すために、図５では、樹脂パッケージ５２を省略している。図５に示す半導体装置Ａ２では、フレーム２０１の表面で、かつ半導体チップ１０１の周辺にゲッタリング部３２が形成されている。
【００２６】
半導体チップ１０１はたとえば中電流および大電流用のパワートランジスタが用いられる。
【００２７】
フレーム２０１はＣｕ製であるが、たとえばＡｇやＮｉといったハンダとの濡れ性のよい金属材料によりメッキされたフレーム２０１であってもよい。また、半導体チップ１０１のフレーム２０１と対向する側の面に、ＡｇやＮｉといったハンダとの濡れ性のよい金属材料によるメッキを施してもよい。
【００２８】
ゲッタリング部３２は半導体チップ１０１の周辺のメッキを施していない部分で形成されている。たとえば、硫酸、硝酸などの酸により選択的にエッチングすることでメッキを除去し、ゲッタリング部３２を形成することが好ましい。ゲッタリング部３２は平面視において半導体チップ１０１を囲むように周辺に形成されていてもよいし、半導体チップ１０１と平行に直線状に形成されていてもよい。ゲッタリング部３２は樹脂パッケージ５２の外表面から半導体チップ１０１までの間で、かつ樹脂とフレーム２０１との界面に形成されていればよい。通常フレームと樹脂との界面は水
素結合で密着しているため、メッキを施していない部分を粗面化したり、中性子照射、レーザ照射、プラズマ処理を施したりすることで、部分的に未結合手部（ダングリングボンド）を形成するのが好ましい。
【００２９】
このような半導体装置Ａ２では、メッキが施されていないゲッタリング部３２はメッキを施した部分に比べて、ダングリングボンドが多くなる。このため、不純物イオンを半導体チップに到達するまでにダングリングボンドに結合させ捕獲することができる。
【００３０】
本実施形態ではフレーム２０１の表面に部分的にメッキを施こしたが、フレームの表面全体にメッキを施してもよい。この場合、ゲッタリング部として機能させたい部分を粗面化したり、中性子照射、プラズマ処理を施したりすることで、メッキ上の必要な箇所、たとえば半導体チップの周辺に未結合手部（ダングリングボンド）を形成することができる。
【００３１】
また、本実施形態ではメッキ（第１のメッキ）が施されていない部分に不純物イオンと結合性の良いメッキ（第２のメッキ）を施しても良い。この場合、第２のメッキ部分がゲッタリング部として機能する。  第１のメッキはＣｕ、ＡｇもしくはＮｉを使用し、  第２のメッキは第１のメッキよりダングリングボンドの多い金属、たとえばＨよりイオン化傾向の大きい金属Ｍｇ，Ｚｎを使用するのが好ましい。このような半導体装置では、少なくとも２種類のメッキを施しているため、不純物イオンと結合性が良い方のメッキによって不純物イオンを捕獲することができる。樹脂パッケージとしてＢｒイオンの含有量は極端に小さいが、それ以外のハロゲン系イオン、例えばＣｌイオンを含むハロゲンフリー樹脂を使用した場合、第２のメッキはＣｌイオンを捕獲しやすい金属、たとえばリンをドープした金属を用いることが好ましい。
【００３２】
（第３実施形態）  図７は、本発明に係る半導体装置の第３実施形態を平面図で示している。図８には、図７のVIII-VIII線に沿う断面図を示している。図７および図８に示す半導体装置Ａ３は、半導体チップ１０２、複数の突起７が形成されたフレーム２０２、ゲッタリング部３３および樹脂パッケージ５３を備える。
【００３３】
半導体チップ１０２は、たとえば、一辺の長さが４ｍｍ程度の電力の制御を行うパワーＩＣである。半導体チップ１０２は、平面視において、四隅の頂角が丸く形成された正方形状に形成されている。半導体チップ１０２の外周縁は、たとえばレーザを用いて上下から切断することにより、曲面で構成されている。この半導体チップ１は、フレームの表面にハンダ層を介して搭載されている。
【００３４】
フレーム２０２は、たとえばＣｕ製であり、厚さ１〜２ｍｍ程度の板状に形成されている。このフレーム２０２は、平面視において、四隅の角が丸く形成された正方形となっている。このフレーム２０２には、８個の同形の突起７が形成されている。
【００３５】
各突起７は、図に仮想線で示した、半導体チップ１０２よりも大きい正方形Ｂ１の各辺に沿って延びるように形成されている。この正方形Ｂ１の各辺は半導体チップ１０２の各辺と平行となっている。各突起７は、正方形Ｂ１の各頂点周辺までは延びていない。さらに、図８に示すように、各突起７の断面は半円状に形成されている。各突起７は、たとえば５μｍ〜４０μｍ程度、フレーム２０２の表面から突き出している。
【００３６】
ゲッタリング部３３は平行に並んだ二つの突起７の間に形成されている。ゲッタリング部３３は、たとえばコンデンサなどの分極材料，不純物イオンを捕獲する添加剤、強誘電材料、ポリシリコンなどが用いられる。分極材料はプラス、マイナス両方の電荷があるため、陽イオン、陰イオン双方の不純物イオンの捕獲において効果を発揮する。
【００３７】
このような半導体装置Ａ３では、突起７により樹脂とフレーム２０２との界面に入り込んだ不純物イオンや水分のリークパスを長くすることができるため、半導体チップの動作時に不純物イオンが半導体チップの電界により引き寄されるのを低減することができ、リークパスや腐食の要因となるイオンマイグレーションの形成を抑制することができる。また、突起７を設けることで樹脂パッケージ５３とフレーム２０２との接触面積が大きくなるので、密着強度をあげることができる。
【００３８】
（第４実施形態）  図９は、本発明に係る半導体装置の第４実施形態を平面図で示している。図９に示す半導体装置Ａ４は、半導体チップ１０３、フレーム２０３、ゲッタリング部３４、第１インナーリード８、第２インナーリード９および樹脂パッケージ５４を備える。
【００３９】
半導体チップ１０３は、たとえば、一方の面にゲート電極１Ａ、ソース電極１Ｂ、他方の面にドレイン電極１Ｃが形成されたＭＯＳＦＥＴである。ドレイン電極１Ｃはフレーム２０３と接続している。ゲート電極１Ａは第１インナーリード８と接続している。ソース電極１Ｂは第２インナーリード９と接続している。
【００４０】
ゲッタリング部３４は、たとえば金属膜からなり、絶縁層を介してフレーム２０３上に形成されている。また、ゲッタリング部３４は半導体チップ１０３から離間し、かつ半導体チップ１０３と平行に二ヶ所に形成されており、それぞれ第１インナーリード８、第２インナーリード９に接続している。
【００４１】
このような半導体装置Ａ４では、ゲッタリング部３４に電圧を印加し、電子部品１０３かかる電界よりも大きい電界をゲッタリング部３４にかけることで、半導体チップ１０３への電界の集中を緩和することができ、不純物イオンの半導体チップ１０３への悪影響を防止することができる。
【００４２】
また、本発明においては、ゲッタリング部３４に電界をかけるかわりに、電流を流すことで磁界を発生させ、不純物イオンが半導体チップ１０３に集まるのを防止してもよい。この場合、たとえば半導体チップ１０３から離間し、かつ半導体チップ１０３を囲むようにコの字状に金属配線を形成する。第１インナーリード８と上記金属配線の一端を電気的に接続し、第２インナーリード９と上記金属配線の他端とを電気的に接続する。フレミングの法則により、上記金属配線に電流を流すことで磁界を発生させ、不純物イオンの動く方向をコントロールし、不純物イオンが半導体チップ１０３に集まるのを防止する。磁界を発生させ、不純物イオンの動く方向をコントロールすることは、たとえば３０Ｖ以上の耐圧を有するパワーデバイスにおいて極めて有効である。また、モジュール製品においては外部から電源を取り、金属配線に電流を流してもよい。
【００４３】
（第５実施形態）  図１０は、本発明に係る半導体装置の第５実施形態を断面図で示している。図１０に示す電子デバイスＡ５は、半導体チップ１０４、フレーム２０４、第１樹脂層５５Ａ、第２樹脂層５５Ｂ、第３樹脂層５５Ｃおよびゲッタリング部３５を備える。
【００４４】
第１樹脂層５５Ａは半導体チップ１０４のクラックを、ハンダなどのダイボンディング材のクラックを防止するために電子部品の熱膨張係数に近い値で、かつ弾性率が低い樹脂を使用する。半導体チップの主成分がＳｉの場合は第１樹脂層５５Ａの熱膨張係数は２１ｐｐｍ／℃に近いほど良い。また、ワイヤの変形やはがれを防止するためにワイヤの熱膨張係数に近い値を持つ樹脂を使用してもよい。その場合Ａｌ（２３ｐｐｍ／℃）、Ｃｕ（１７ｐｐｍ／℃）、Ａｕ（１４．２ｐｐｍ／℃）の熱膨張係数に近い値を持つ樹脂を使用するのが好ましい。また、弾性率を下げるために第１樹脂層５５Ａにシリコーンを添加することが好ましい。
【００４５】
第２樹脂層５５Ｂは不純物イオンを捕獲するゲッタリング部３５を備える。ゲッタリング部３５は誘電剤、強誘電剤のような分極剤、イオントラップ添加剤などのイオントラップ材料で樹脂内に形成されており、フレームに近づくほどイオントラップ材料の量は多くなっているのが好ましい。一般的にハロゲンフリー樹脂はガラス転移点温度Ｔｇが低い。さらに高温で半導体装置を使用した場合、Ｔｇを超えると、樹脂の弾性率は急激に低下し、樹脂は柔らかくなり、材料間の密着性は低下する。界面間に存在する不純物イオンは柔らかくなった樹脂界面を移動しやすくなる。しかしながら、フレーム２０４と樹脂との界面に近づくほど、ゲッタリング部３５を構成するイオントラップ材料の量は多くすることで、界面間に存在する不純物イオンの移動を抑制することができる。
【００４６】
第３樹脂層５５Ｃは第１樹脂層５５Ａ、第２樹脂層５５Ｂに比べて高密度、高密着の樹脂を使用する。また、樹脂をモールドするための金型に密着して残らない離散性の良い離形剤を含む樹脂が好ましい。
【００４７】
図１１は３層の封止用の樹脂タブレット５５の斜視図である。
【００４８】
本実施形態に係る封止用の樹脂タブレット５５は、円柱状、角柱状または錠剤状であり、下から第１樹脂層５５Ａ、第２樹脂層５５Ｂ、第３樹脂層５５Ｃの順に形成されている。上記のような複層構造のタブレットを使用することにより、別々の樹脂タブレットを使用するのに比べ、充填効率をあげ時間を短縮することができる。また１００Ｖ以上の高耐圧品では、表面放電を防止するために絶縁のコーティング剤で半導体チップを覆うことが好ましい。その場合、封止用の樹脂タブレットは、下からコーティング剤、第１樹脂層５５Ａ、第２樹脂層５５Ｂ、第３樹脂層５５Ｃの順に形成される。上記のようなタブレットを使用することにより、単一の工程でコーティングと樹脂封止が完了するため、コスト低減が期待できる。
【００４９】
図１２は半導体装置Ａ５製造するための樹脂成形装置である。本装置は、樹脂タブレットが供給されるポット部４１、樹脂タブレット５５の樹脂が成型されるキャビティ部４２、ポット部４１とキャビティ部４２とを連通するランナ部４３、およびプランジャ４４を備える。本装置の特徴は樹脂が半導体チップ１０４の真上から注入されるようにランナ部４３の位置を半導体チップ１０４の真上に調節したことである。上記の方法では上から下に樹脂を充填するため、従来の横方向からの充填に比べて、未充填部分が発生するのを防ぐことができる。また、ランナの長さを等しくし、樹脂タブレット５５が供給されるポット部４１から半導体チップ１０４までの距離を等しくするのが好ましい。
【００５０】
本実施例においてはゲッタリング部３５を第２樹脂層５５Ｂに形成したが、第１樹脂層５５Ａ、第３樹脂層５５Ｃに形成してもよいし、第１樹脂層５５Ａないし第３樹脂層５５Ｃとフレーム２０４との界面に形成しても良い。また本実施例においては樹脂層を３層で形成したが、これに限定されるものでなく、３層以上でも３層以下でもよい。
【００５１】
（第６実施形態）  図１３は、本発明に係る半導体装置の第６実施形態を平面図で示している。図１３に示す半導体装置Ａ６は、半導体チップ１０５、フレーム２０５、ゲッタリング部３６、第１インナーリード８２、第２インナーリード９２および樹脂パッケージ５６を備える。
【００５２】
半導体チップ１は、たとえば、一方の面にゲート電極１Ｄ、ソース電極１Ｅ、他方の面にドレイン電極１Ｆが形成された縦型ＭＯＳＦＥＴである。ドレイン１Ｆ電極は導電性のハンダを介してフレーム２０５と接続している。ゲート電極１Ｄはワイヤを介して第１インナーリード８２と接続している。ソース電極１Ｅもワイヤを介して第２インナーリード９２と接続している。
【００５３】
ソース電極１Ｅと第２インナーリード９２との間に形成された複数本のワイヤがゲッタリング部３６として機能する。ワイヤは、たとえばＡｌが用いられる。また、ワイヤは必ずしも複数ある必要はなく、ゲート電極１Ｄと第１インナーリード８２と接続しているワイヤよりも幅の広いワイヤを用いても良い。
【００５４】
このような半導体装置Ａ６では、ワイヤの本数を増やすこと、あるいはワイヤの幅を変えることで電界集中が起こるのを緩和することができる。また、ワイヤの抵抗が大幅に低減されるため、半導体チップ１０５全体としての抵抗を減らすことができる。
【００５５】
ゲッタリング部３６として機能するワイヤはソース電極１Ｅに接続するように設けたが、それに限定されるものではない。また、ＭＯＳＦ
ＥＴに限定されるものではなく、ＩＧＢＴ、パワーＩＣ等にも適用することができる。
【００５６】
（第７実施形態）  図１４は、本発明に係る半導体装置の第７実施形態を平面図で示している。図１５には、図１４のXV-XV線に沿う断面図を示している。図１４および図１５に示す電子デバイスＡ７は、半導体チップ１０６、フレーム２０６、ゲッタリング部３７、第１インナーリード８３、第２インナーリード９３、第１金属ストラップ８４、第２金属ストラップ９４、樹脂パッケージ５７を備える。
【００５７】
半導体チップ１０６は、たとえば、一方の面にゲート電極１Ｇ、ソース電極１Ｈ、他方の面にドレイン電極１Ｉが形成されたＭＯＳＦＥＴである。ドレイン電極１Ｉはフレーム２０６と接続している。ゲート電極１Ｇは第１金属ストラップ８４を介して第１インナーリード８３と接続している。ソース電極１Ｈは第２金属ストラップ９４介して第２インナーリード９３と接続している。
【００５８】
第１金属ストラップ８４、第２金属ストラップ９４はたとえば、Ｃｕ、Ａｌなどの金属プレートが用いられる。通常のワイヤに比べて熱伝導経路の断面積が大きく、熱抵抗が小さいものが好ましい。第１金属ストラップ８４、第２金属ストラップ９４は半導体チップ１の上面電極（ゲート電極１Ｇ、ソース電極１Ｈ）と接続する接続部と、電子部品の厚み方向Ｚに屈曲または湾曲して形成された傾斜部と、フレーム２に沿って伸びるように形成された足部とを備える。前記足部とフレーム２０６とは絶縁されている。前記接続部と、前記足部とは直交する方向に伸びているのが好ましい。
【００５９】
第１金属ストラップ８４、第２金属ストラップ９４には凹凸等が形成された表面粗さの異なる部分が存在し、ゲッタリング部３７として機能する。前記ゲッタリング部３７は少なくともフレーム２０６に沿って伸びるように形成された足部もしくは傾斜部に設けるのが好ましい。
【００６０】
このような半導体装置Ａ７では、金属ストラップに凹凸等が形成された表面粗さの異なる部分が存在するため、不純物イオンを捕獲しリークパスを長くすることができる。
【００６１】
（その他の実施形態）  上記のように、本発明は第１〜第７実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００６２】
たとえば、本発明では半導体チップの例としてパワーＭＯＳＦＥＴを説明したが、それに限定されるものではなく、バイポーラトランジスタや半導体集積回路（パワーＩＣ）等の半導体、コンデンサ等の電子部品、モジュール、プリント基板の設計などに適用することができる。
【００６３】
また、半導体装置もしくは半導体チップを多数実装したプリント基板をハロゲンフリー樹脂で封止したモジュール製品にも適用することができる。半導体チップの外側に、高電界もしくは低電位のゲッタリング部を設けることで、不純物イオンが電子部品に引き寄せられるのを防ぐことができる。
【００６４】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。
【図２】図１のII-II線に沿う断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る半導体チップの一例であるＭＯＳＦＥＴの構造の断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。
【図６】図５のIV-IV線に沿う断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。
【図８】図７のVIII-VIII線に沿う断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る半導体装置の一例を示す断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る半導体装置用の樹脂タブレットの一例を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る半導体装置を製造するための樹脂成型装置の一例を示す断面図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。
【図１４】本発明の第７実施形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。
【図１５】図１４のXV-XV線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
Ａ１，Ａ２〜Ａ７  半導体装置１，１０１〜１０６  半導体チップ２，２０１〜２０６  フレーム３，３１〜３７      ゲッタリング部４                  ハンダ層５，５２〜５７      樹脂パッケージ６                  メッキ７                  突起８，８２，８３      第１インナーリード９，９２，９３      第２インナーリード
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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