(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体素子を載置したダイパッドと樹脂シートとの高い密着性および高い放熱性を有する半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置は、ダイパッド５と、ダイパッド５上面に接合された半導体素子７と、ダイパッド５下面に密着された樹脂シート４とを備え、半導体素子７はダイパッド５および樹脂シート４とともに樹脂封止されており、ダイパッド５下面には、凹部５ａが形成され、樹脂シート４の一部が凹部５ａに充填されることにより、凹部５ａ内を含むダイパッド５下面と樹脂シート４が密着することを特徴とする。【選択図】図４
2014107519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイパッドと、
前記ダイパッド上面に接合された半導体素子と、
前記ダイパッド下面に密着された樹脂シートと、
を備え、
前記半導体素子は前記ダイパッドおよび前記樹脂シートとともに樹脂封止されており、
前記ダイパッド下面には、凹部が形成され、
前記樹脂シートの一部が前記凹部に充填されることにより、前記凹部内を含む前記ダイパッド下面と前記樹脂シートが密着することを特徴とする、
半導体装置。
【請求項２】
前記凹部の断面はＶ字形状であることを特徴とする、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記凹部の開口部の幅よりも、前記凹部の内部の幅が大きいことを特徴とする、
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記凹部は、前記ダイパッド下面の一辺から他辺に延在することを特徴とする、
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記凹部は、平面視で前記半導体素子と重なる領域を中心として、放射状に設けられることを特徴とする、
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記樹脂シートには、放熱性のフィラーが混合されており、
前記樹脂シートの前記凹部に充填された部分の前記フィラーの密度が、他の部分の前記フィラーの密度よりも低いことを特徴とする、
請求項１〜５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体素子は、ＳｉＣ半導体素子であることを特徴とする、
請求項１〜６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
（ａ）ダイパッド下面に、凹部を形成する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）の後に、前記ダイパッド上面に半導体素子を接合する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）の後に、封止樹脂が溶融可能な温度に保たれた金型内に、樹脂シートを配置し、その上面に前記ダイパッドを配置する工程と、
（ｄ）前記工程（ｃ）の後に、封止樹脂を前記金型内に注入して、前記封止樹脂を前記金型内に注入する圧力により前記ダイパッド下面を前記樹脂シートに押し付けながら、前記樹脂シートの一部を前記凹部に充填することにより、前記凹部内を含む前記ダイパッド下面に前記樹脂シートを密着させると同時に、前記半導体素子を、前記ダイパッドおよび前記樹脂シートとともに前記封止樹脂により樹脂封止する工程と、
を備える、
半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記工程（ａ）において、コイニングを複数回行うことによって、前記凹部の開口部の幅よりも、前記凹部の内部の幅を大きく形成することを特徴とする、
請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に電力用途の半導体素子を搭載した半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の中でも電力用半導体装置は、鉄道車両、ハイブリッドカー、電気自動車等の車両、家電機器、産業用機器等において、比較的大きな電力を制御、整流するために利用されている。従って、電力用半導体装置に使用される半導体素子は、１００Ａ／ｃｍ２を超える電流密度で通電する事が求められている。そのため、近年はシリコン（Ｓｉ）に変わる半導体材料として、ワイドバンドギャップ半導体材料である炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）が注目されており、特にＳｉＣからなる半導体素子は、５００Ａ／ｃｍ２を超える電流密度での動作が可能である。また、ＳｉＣからなる半導体素子は１５０℃から３００℃の高温状態でも安定動作が可能であり、高電流密度動作と高温動作の両立が可能な半導体材料として期待されている。
【０００３】
このような電力用半導体装置の構成としては、例えば、ダイパッドの上面に複数の半導体素子が配置され、ダイパッドの裏面に高放熱絶縁樹脂シート（以下、単に樹脂シートと記述）が密着された構成である。なお、外部端子としてリードフレームが備わっており、半導体素子は、ダイパッドおよび樹脂シートとともに樹脂封止される。一般に、樹脂シートは、樹脂封止に用いられる封止樹脂よりも熱伝導率が高いものが用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ワイドバンドギャップ半導体では、高電流密度・高温動作に適応するため、放熱性が高く絶縁性が高い樹脂シートを用いる必要がある。一般的に、樹脂シートの放熱性を高めるために、絶縁樹脂中にフィラーが高充填されるが、接着を担う樹脂の含有比率が減少することにより、接着強度は低下する。接着強度が低下して、樹脂シートが、半導体素子が配置されたダイパッド下面から剥離すると、剥離部分と剥離していない部分との境界に電位勾配が集中して部分放電が発生し、半導体装置の絶縁耐圧が低下する。
【０００５】
半導体装置は動作に伴い温度が変化するため、線膨張係数が異なる部材間で熱応力が発生し、各部材間の界面で剥離が発生する問題がある。そこで、発熱する半導体素子を配置したダイパッドと樹脂シートの密着性を向上させた半導体装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１７２２３９号公報
【特許文献２】特開２００９−３０２５２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された構成の場合、樹脂シートとダイパッドとインナーリードとを例えばトランスファーモールド工法で一括して樹脂封止する。樹脂シートはダイパッドとの密着性を保つために半硬化状態であるため、樹脂封止時の熱により、樹脂シート中の溶剤成分が揮発して、樹脂封止内に空隙を発生させることがある。この空隙がダイパッドと樹脂シートの界面に発生すると、半導体装置の放熱性を低下させるだけでなく絶縁耐圧を低下させるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載された構成の場合、樹脂シートと半導体素子を配置したダイパッドを予めコンプレッションモールド工法により密着させた後、トランスファーモールド工法により樹脂封止する。コンプレッションモールドの後にトランスファーモールドを行うため工程数が増加し、生産性が低くなる問題があった。更には、半導体素子やワイヤなどを実装したリードフレームをハンドリングする回数が増えるため歩留まりが低下する問題があった。
【０００９】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、半導体素子を載置したダイパッドと樹脂シートとの高い密着性および高い放熱性を有する半導体装置およびその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る半導体装置は、ダイパッドと、ダイパッド上面に接合された半導体素子と、ダイパッド下面に密着された樹脂シートとを備え、半導体素子はダイパッドおよび樹脂シートとともに樹脂封止されており、ダイパッド下面には、凹部が形成され、樹脂シートの一部が凹部に充填されることにより、凹部内を含むダイパッド下面と樹脂シートが密着することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、（ａ）ダイパッド下面に、凹部を形成する工程と、（ｂ）工程（ａ）の後に、ダイパッド上面に半導体素子を接合する工程と、（ｃ）工程（ｂ）の後に、封止樹脂が溶融可能な温度に保たれた金型内に樹脂シートを配置し、その上面にダイパッドを配置する工程と、（ｄ）工程（ｃ）の後に、封止樹脂を金型内に注入して、封止樹脂を金型内に注入する圧力によりダイパッド下面を樹脂シートに押し付けながら、樹脂シートの一部を凹部に充填することにより、凹部内を含むダイパッド下面に樹脂シートを密着させると同時に、半導体素子を、ダイパッドおよび樹脂シートとともに封止樹脂により樹脂封止する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る半導体装置によれば、ダイパッド下面に凹部を設けることで、ダイパッド下面に凹部を設けていない構造と比較して、ダイパッドと樹脂シートの接触面積を大きくすることができるため、ダイパッドと樹脂シートとの密着性を向上させることが可能である。また、接触面積が大きくなることによって、ダイパッド上に接合された半導体素子から生じる熱を、ダイパッドを介して樹脂シートへ効率的に伝達することが可能となる。つまり放熱性が向上することで、動作中の半導体素子を適切な温度に保つことが可能となり、例えば半導体素子がスイッチング半導体素子である場合には、スイッチング損失を抑制することが可能となる。また、ダイパッドと樹脂シートとの密着性が向上することにより、樹脂シートの剥離を抑制することができるため、半導体装置の信頼性が向上する。
【００１３】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、ダイパッド下面への樹脂シートの密着と、樹脂封止を１つの工程で同時に行うため、半導体素子等が実装されたリードフレームをハンドリングする回数を抑制することが可能であり、歩留まりが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体装置の底面の図および側面図である。
【図３】実施の形態１に係る半導体装置の平面図および断面図である。
【図４】実施の形態１に係る半導体装置の部分的な断面図である。
【図５】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す図である。
【図６】実施の形態２に係る半導体装置に備わるダイパッドの構成を示す図である。
【図７】実施の形態３に係る半導体装置に備わるダイパッドの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施の形態１＞
＜構成＞
図１に、本実施の形態における半導体装置１００の斜視図を示す。また、図２は、本実施の形態における半導体装置１００の底面および側面の図である。半導体装置１００のパッケージは封止樹脂２で樹脂封止されており、側面からリードフレーム１が突出している。半導体装置１００の底面には、例えば銅箔からなる金属板３の一方主面が露出している。金属板３は、封止樹脂２よりも熱伝導率の高い材料であればよく、例えばアルミニウムでもよい。後述する様に、金属板３の他方主面には、樹脂シートが密着されている。封止樹脂は、例えばエポキシ樹脂である。
【００１６】
図３は、半導体装置１００の上面図および線分ＡＢおよび線分ＣＤに沿った断面図である。半導体装置１００は複数のリードフレーム１を含む。線分ＣＤに沿った断面図に示す様に、左側のリードフレーム１は、ダイパッド５と一体化されている。つまり、左側のリードフレーム１は、封止樹脂２で樹脂封止されていないアウターリード１ａと、封止樹脂２で樹脂封止されているインナーリード１ｂと、ダイパッド５と、ダイパッド５とインナーリードを接続する段差部１ｃとから構成される。インナーリード１ｂとダイパッド５は、必ずしも段差部１ｃを介して接続されている必要はない。
【００１７】
ダイパッド５上面には、半導体素子７が、はんだ若しくは銀ペーストによる接合部６によって接合されている。なお、ダイパッド５上面に接合される半導体素子７は例えば電力用途の半導体素子であり、ＦＷＤ（Ｆｒｅｅ  Ｗｈｅｅｌｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ  Ｂａｒｒｉｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）などである。本実施の形態では、ダイパッド５上面には半導体素子７として、本発明の好適な適用例であるＳｉＣ半導体素子としてのＩＧＢＴと、ＦＷＤが並列に接合されているとする。
【００１８】
ダイパッド５と直接接続されていないリードフレーム１において、インナーリード１ｂ上面にはＩＣ（集積回路）半導体素子１０が、接合部６を介して接合されている。ＩＣ半導体素子１０は、例えばロジックチップである。ＩＣ半導体素子１０により半導体素子７の動作が制御されている。
【００１９】
半導体素子７間および半導体素子７とインナーリード１ｂとの間は、例えば金やアルミニウムからなる太線ボンディングワイヤ８ａで接続されている。太線ボンディングワイヤ８ａは、アルミニウムや銅またはその合金からなる。また、ＩＣ半導体素子１０とインナーリード１ｂの接続には、太線ボンディングワイヤ８ａよりも線径が小さい金や銅またはその合金からなる細線ボンディングワイヤ８ｂが用いられる。
【００２０】
なお、半導体素子７、およびＩＣ半導体素子１０は、半導体装置１００の機能に応じて複数個設けても構わない。
【００２１】
半導体装置１００のパッケージ表面は、封止樹脂２により覆われている。つまり、半導体素子７およびＩＣ半導体素子１０は、ダイパッド５および樹脂シート４とともに、封止樹脂２により樹脂封止されている。また、半導体装置２の裏面において金属板３が露出している。金属板３は、樹脂シート４をダメージから保護するため、樹脂シート４は高い絶縁性を維持できる。このダメージとは、例えば、半導体装置１００を外部ヒートシンク（図示せず）に、例えば、ネジ止めする際に、半導体装置１００と外部ヒートシンクとの間に異物をかみこんだままネジ止めを行った場合に発生するダメージが考えられる。
【００２２】
なお、上述した様なダメージが発生しにくい場合は、金属板３を設けない構造を採用してもよい。この場合、半導体装置１００の裏面からは、樹脂シート４が露出することとなる。
【００２３】
本実施の形態において、金属板３は厚み０．１ｍｍの銅箔であるが、後述するように、樹脂シート４を貼り合わせた金属板３を樹脂封止する際、金型キャビティ内に搬送する際に構造が変形しない程度の強度を有していればよく、厚みが０．０７５ｍｍ以上であれば良い。例えば０．０５ｍｍよりも銅箔が薄くなると、銅箔が破れたり変形したりする。
【００２４】
樹脂シート４の上面には、ダイパッド５の裏面が密着している。樹脂シート４の面積はダイパッド５の面積よりも大きいとする。樹脂シート４の厚みは、例えば０．１ｍｍである。
【００２５】
図４（ａ）に示すように、ダイパッド５裏面すなわち樹脂シート4と接する面には断面形状がＶ字状の凹部５ａが形成されている。樹脂シート４の一部は、凹部５ａに充填されており、凹部５ａ内においてダイパッド５と密着している。このように、凹部５ａによって、ダイパッド５裏面と樹脂シート４の接触面積が大きくなるため、ダイパッド５と樹脂シート４が密着する。
【００２６】
なお、樹脂シート４には、放熱性フィラーが混合されても良く、樹脂シート４において、ダイパッド裏面に設けた凹部５ａに充填された部分のフィラー密度は、凹部５ａに充填されていない部分のフィラー密度より小さくても良い。
【００２７】
なお、図４（ｂ）に示す様に、凹部５ａの断面形状は矩形であってもよい。また、図４（ｃ）に示す様に半円形であってもよく、後述するように凹部５ａに樹脂シート４が浸入する事が可能であればどのような形状であっても良い。
【００２８】
凹部５ａの深さは凹部５ａを設けたダイパッド５が容易に変形しない深さであればよい。ダイパッド５の最薄部が０．１ｍｍ以上であれば、凹部５ａの深さは制限されない。例えば、ダイパッド５の板厚が０．４ｍｍである場合、凹部５ａの深さは、０．３ｍｍ以下であれば良い。
【００２９】
なお、凹部５ａの形状について、凹部５ａの開口部の幅よりも、凹部５ａの内部の幅が大きい形状とすれば、より好ましい。この様な形状とすることにより、凹部５ａに充填された樹脂シート４が凹部５ａから剥離しにくくなるため、ダイパッド５と樹脂シート４をより強力に密着させることができる。
【００３０】
以下で、樹脂シート４の組成について説明する。樹脂シート４は、母材となり、かつフィラーとのバインダーおよびダイパッド５および金属板３との接着剤となるエポキシ系の樹脂成分（以下、絶縁樹脂）と、樹脂シートの放熱性を高めるための放熱性フィラーとが混錬されたものからなる。樹脂シート４の厚みは０．１ｍｍである。後述するように、半導体装置１００に求められる熱抵抗によりその厚みは変更されるが、樹脂シート４の厚みは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲であることが望ましい。樹脂シート４が含有するフィラーについて詳しく説明すると、フィラーは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４およびＢＮからなる群から選択されるものであり、鱗片状の形状や球状の形状である。また、その粒径はフィラーが凝集して０．０５ｍｍから０．１ｍｍ程度となることもあるが、それ以下の粒径であるフィラー粒子が使用されている。本発明においては、フィラーは、鱗片状のフィラーと数１０ｎｍ程度の微細粒子の混合物であるが、フィラー材料や粒径の組み合わせを指定するものではなく、半導体装置１００に求められる熱抵抗によって複数の材料を組み合わせてもよい。また、本実施の形態においては、樹脂シート４の熱伝導率を高めるため、フィラーの体積含有率は８０％であり、１０Ｗ／ｍＫ程度の熱伝導率を有している。なお、フィラーの体積含有率は、半導体装置１００に求められる熱抵抗、ひいては樹脂シート４に求められる熱伝導率を満足することが可能であればいくらでもよく、５０％から９０％の体積含有率であることが現実的である。樹脂シート４における熱伝達の機構について説明する。樹脂シート４の絶縁樹脂単体の熱伝導率は０．５Ｗ／ｍＫ程度であり、フィラーの熱伝導率は約８０Ｗ／ｍＫ程度である。樹脂シート４内部において、放熱フィラー同士の接触経路が、優先的かつ選択的に熱伝達経路となっている。
【００３１】
＜製造方法＞
本実施の形態における半導体装置１００の製造方法について説明する。まず、ダイパッド５、インナーリード１ｂ、アウターリード１ａ、および段差部１ｃからなるリードフレーム１の製造工程について説明する。適当なサイズに切り出した銅板に対して、１回または複数回のプレス加工を施すことにより、ダイパッド５、インナーリード１ｂ、アウターリード１ａ、および段差部１ｃからなるリードフレーム１を成型する。ここで、銅板の組成は例えば、Ｃｕ−０．０３Ｐ−０．１Ｆｅからなる銅を主成分とする合金、またはＣｕ−０．１５Ｓｎからなる合金であってもよい。また、Ａ５０５２材のようにＡｌを主成分とした合金であってもよいし、純銅であってもよい。更に、リードフレーム１の厚さは本発明において０．４ｍｍであるが、プレス加工が可能であり、プレス成型後も容易に変形することがない厚さであればよく、例えば０．１〜１．５ｍｍの範囲であることが望ましい。なお、半導体素子７のはんだ付け性を向上させるために、ダイパッド５の上面に銀メッキまたはパラジウムメッキを施してもよい。
【００３２】
次に、ダイパッド５下面における凹部５ａの形成工程について説明する。コイニングにより、断面形状がＶ字であり、凹部５ａの開口部の幅よりも、凹部５ａの内部の幅が大きい凹部５ａを形成する手順を図５に示す。
【００３３】
図５（ａ）に示す様に、断面がＶ字形状の突起１６が付いた金型１５によりダイパッド５下面をコイニングする。この際に、コイニングにより形成された凹部５ａの開口部近傍に、突起部１７が形成される（図５（ｂ），（ｃ））。次に、この突起部１７を、平坦な金型１８で再度コイニングすることで、凹部５ａの開口部近傍に形成された突起部１７が押しつぶされる（図５（ｄ））。その結果、凹部５ａの開口部に爪１９が形成されて、開口部の幅が狭くなる。以上の２回のコイニングにより、凹部５ａの開口部の幅よりも、凹部５ａの内部の幅が大きい凹部５ａが、ダイパッド５下面に形成される。凹部５ａの開口部の幅は、例えば０．０５ｍｍに形成される。
【００３４】
なお、凹部５ａの開口部の幅よりも、凹部５ａの内部の幅を大きく形成する必要が無い場合は、平坦な金型１８によるコイニングを省略する。
【００３５】
また、断面形状が矩形の凹部５ａを形成する場合について説明する。まず、ハーフエッチングにより矩形の凹部を形成する。次に、その凹部に対して、金型１５の突起１６の断面形状を矩形とした金型により、コイニングを行うことで、より深い矩形の凹部が形成される。また、同時に凹部の開口部近傍に突起部が形成される。さらに、平坦な金型によりコイニングを行うことにより、突起部が押しつぶされて、開口部に爪が形成される。
【００３６】
次に、ダイパッド５上面に、例えばはんだにより半導体素子７を、接合部６を介して接合する。この場合、接合部６は、はんだである。また、別のリードフレーム１上面には、ＩＣ半導体素子１０を接合する。
【００３７】
次に、ダイパッド５下面と樹脂シート４を密着させる密着工程および封止樹脂２による封止工程について説明する。密着工程および封止工程は、金型（図示せず）を用いて同時に行われる。
【００３８】
まず、半硬化状態の樹脂シート４が金型に配置される。金型は、封止樹脂２の溶融温度以上の高温、例えば１８０°以上の温度に保たれている。なお、金属板３を設ける場合は、樹脂シート４の下面に接するように、金型と樹脂シート４との間に金属板３を配置する。
【００３９】
次に、樹脂シート４上面に、ダイパッド５下面が樹脂シート４上面と接するように、ダイパッド５を配置する。このとき、半硬化状態であった樹脂シート４は高温に保たれた金型から受熱することで溶融状態となっている。また、ダイパッド５に接続されていない、他のリードフレーム１を金型の所定の位置に配置する。
【００４０】
次に、金型内に封止樹脂２が注入される。溶融した封止樹脂２により封止される際の圧力により、ダイパッド５は樹脂シート４に押し付けられる。このとき、樹脂シート４は溶融状態となり適度な流動性を持つことになるが、樹脂シート４に含まれるフィラーは溶融しない。よって、ダイパッド５裏面の凹部５ａに、溶融した絶縁樹脂が優先的に浸入していく。凹部５ａの開口幅が０．０５ｍｍであることから、凝集したフィラーが凹部５ａに浸入することはほとんどなく、樹脂シート４内部のフィラー密度が相対的に増加し樹脂シートの熱伝導率が増加する。
【００４１】
上述の様に、樹脂シート４の一部が凹部５ａに充填されることにより、凹部内を含むダイパッド５下面に、樹脂シート４が密着する。また、ダイパッド５と樹脂シート４が密着するのと同時に、半導体素子７は、ダイパッド５および樹脂シート４とともに、封止樹脂２により樹脂封止される。なお、金型と樹脂シート４の間に金属板３を配置した場合、金属板３の一方主面は樹脂シート４下面に接着され、金属板３の他方主面は半導体装置１００底面に露出する。以上の製造工程により、本実施の形態における半導体装置１００が製造される。
【００４２】
＜効果＞
本実施の形態における半導体装置１００は、ダイパッド５と、ダイパッド５上面に配置された半導体素子７と、ダイパッド５下面に密着された樹脂シート４とを備え、半導体素子はダイパッド５および樹脂シート４とともに樹脂封止されており、ダイパッド５下面には、凹部５ａが形成され、樹脂シート４の一部が凹部５ａに充填されることにより、凹部５ａ内を含むダイパッド５下面と樹脂シート４が密着することを特徴とする。
【００４３】
従って、ダイパッド５下面に凹部５ａを設けることで、ダイパッド５下面に凹部を設けていない構造と比較して、ダイパッド５と樹脂シート４の接触面積を大きくすることができるため、ダイパッド５と樹脂シート４との密着性を向上させることが可能である。また、接触面積が大きくなることによって、ダイパッド５上に接合された半導体素子７から生じる熱を、ダイパッド５を介して樹脂シート４へ効率的に伝達することが可能となる。つまり放熱性が向上することで、動作中の半導体素子７を適切な温度に保つことが可能となり、例えば半導体素子７がスイッチング半導体素子である場合には、スイッチング損失を抑制することが可能となる。また、ダイパッド５と樹脂シート４との密着性が向上することにより、樹脂シート４の剥離を抑制することができるため、半導体装置１００の信頼性が向上する。
【００４４】
また、本実施の形態における半導体装置１００において、凹部５ａの断面はＶ字形状であることを特徴とする。
【００４５】
従って、凹部５ａの断面をＶ字形状とすることにより、凹部５の形成が容易となるため、製造工程においてコストの削減が期待できる。
【００４６】
また、本実施の形態における半導体装置１００において、凹部５ａの開口部の幅よりも、凹部５ａの内部の幅が大きいことを特徴とする。
【００４７】
従って、凹部５ａの開口部に形成された爪１９によって、凹部５ａに充填された樹脂シート４が凹部５ａから外れにくくなるため、ダイパッド５と樹脂シート４の密着性が向上する。
【００４８】
また、本実施の形態における半導体装置１００において、樹脂シート４には、放熱性のフィラーが混合されており、樹脂シート４の凹部５ａに充填された部分のフィラーの密度が、他の部分のフィラーの密度よりも低いことを特徴とする。
【００４９】
従って、樹脂シート４の凹部５ａに充填された部分のフィラーの密度が、他の部分のフィラーの密度よりも低いことにより、凹部５ａとの接着がより強固になる。一方、凹部５ａに充填されていない部分のフィラーの密度は、凹部５ａに充填された部分のフィラーの密度よりも高いため、熱伝導性に優れ、効率良く放熱を行うことが可能である。また、凹部５ａを設けない場合と比較して、フィラー密度が高くなるため、凹部５ａを設けない場合と同程度の放熱性が要求される場合には、樹脂シート４の厚みを相対的に薄くすることが可能である。
【００５０】
また、本実施の形態における半導体装置１００において、半導体素子７は、ＳｉＣ半導体素子であることを特徴とする。従って、Ｓｉ半導体素子に比べてより高温での動作が可能なＳｉＣ半導体素子は、特に大きな発熱（例えば２００℃以上）が想定されるため、本発明においてダイパッド５と樹脂シート４との密着性を向上したことにより、半導体素子７が高温になった場合でも、線膨張係数の差によるダイパッド５と樹脂シート４の剥離を抑制することが可能となる。よって、半導体装置１００の信頼性を向上させることが可能である。
【００５１】
また、本実施の形態における半導体装置１００の製造方法は、ダイパッド５下面に、凹部５ａを形成する工程（ａ）と、工程（ａ）の後に、ダイパッド５上面に半導体素子７を接合する工程（ｂ）と、工程（ｂ）の後に、封止樹脂２が溶融可能な温度に保たれた金型内に、樹脂シート４を配置し、その上面にダイパッド５を配置する工程（ｃ）と、工程（ｃ）の後に、封止樹脂２を金型内に注入して、封止樹脂２を金型内に注入する圧力によりダイパッド５下面を樹脂シート４に押し付けながら、樹脂シート４の一部を凹部５ａに充填することにより、凹部５ａ内を含むダイパッド５下面に樹脂シート４を密着させると同時に、半導体素子７を、ダイパッド５および樹脂シート４とともに封止樹脂２により樹脂封止する工程（ｄ）とを備える。
【００５２】
従って、ダイパッド５と樹脂シート４の密着と、樹脂封止を１つの工程で同時に行うため、従来技術の様に封止工程を増やすことなく、本実施の形態における半導体装置１００を製造することが可能である。よって、半導体素子７等を実装したリードフレーム１をハンドリングする回数を抑制することが可能であり、歩留まりが向上する。
【００５３】
また、本実施の形態における半導体装置１００の製造方法において、ダイパッド５下面に凹部５ａを形成する工程において、コイニングを複数回行うことによって、凹部５ａの開口部の幅よりも、凹部５ａの内部の幅を大きく形成することを特徴とする。
【００５４】
従って、凹部５ａの開口部の幅よりも、凹部５ａの内部の幅を大きく形成することによって、開口部に形成された爪１９により、凹部５ａに充填された樹脂シート４が凹部５ａから外れにくくなるため、ダイパッド５下面と樹脂シート４の密着性を向上させることが可能である。
【００５５】
＜実施の形態２＞
＜構成＞
本実施の形態における半導体装置１００は、ダイパッド５下面に形成される凹部５ａの構成が、実施の形態１における半導体装置１００と異なる。それ以外の構成は実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
【００５６】
図６に、本実施の形態における半導体装置１００のダイパッド５下面の平面図およびダイパッド５の側面図を示す。ダイパッド５の上面には、半導体素子７が接合部６を介して接合されている。ダイパッド５下面とは、樹脂シート４と密着する側の面である。
【００５７】
図６に示すように、凹部５ａは、ダイパッド５下面の一辺から他辺に延在して設けられている。また、凹部５ａは格子状に複数形成されている。なお、図６において凹部５ａの延在する経路は直線であるが、曲線でも良い。また、凹部５ａは格子状に形成されなくても良く、また、複数でなくても良い。なお、本実施の形態では、凹部５ａの断面形状はＶ字であるが、矩形もしくは半円形であってもよい。
【００５８】
半導体装置１００の製造工程において、樹脂シート４を金型内部に配置した後、樹脂シート４上部にダイパッド５を配置し、加熱した金型の内部に封止樹脂２を注入して封止する際に、加熱により樹脂シート４中の溶剤が揮発してガスが発生する場合がある。
【００５９】
ダイパッド５を本実施の形態の様な構成とすることで、ガスはダイパッド５下面に設けた凹部５ａの延在する経路を通過して、ダイパッドと樹脂シート４の接触面の外に排出される。つまり、ガスがダイパッド５と樹脂シート４の接触面に留まって、接触面に空隙が生じることが抑制される。
【００６０】
＜効果＞
本実施の形態における半導体装置１００において、凹部５ａは、ダイパッド５下面の一辺から他辺に延在することを特徴とする。
【００６１】
従って、半導体装置１００を製造する際に、樹脂シート４から発生するガスが、凹部５ａの延在する経路を通過して、ダイパッドと樹脂シート４の接触面から排出される。つまり、ガスがダイパッド５と樹脂シート４の接触面に留まって、接触面に空隙が生じることが抑制される。よって、ダイパッド５と樹脂シート４の接触面に空隙が生じることによる、熱伝導率の低下を抑制することが可能である。
【００６２】
＜実施の形態３＞
本実施の形態における半導体装置１００は、実施の形態２（図６）におけるダイパッド５下面の凹部５ａの構成を、図７に示す構成に置き換えたものである。それ以外の構成は、実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
【００６３】
図７において、凹部５ａは、平面視で半導体素子７と重なる領域を中心として、放射状に設けられている。また、凹部５ａの各々は、ダイパッド５下面の一辺から他辺に延在している。
【００６４】
半導体装置１００を製造する際、ダイパッド５上面に半導体素子７を例えば、はんだにより接合すると、半導体素子７とダイパッド５との線膨張係数の違いにより、半導体素子７の接合部を中心にして、ダイパッド５が凸型に反ることがある。
【００６５】
ダイパッド５を本実施の形態の構成（図７）とすることにより、ダイパッド５が反る際に発生するダイパッド５に生じる圧縮応力を緩和することが可能となる。また、金型内に封止樹脂２を注入して、封止樹脂２の圧力によりダイパッド５を樹脂シート４に押し付けて密着させる際に、ダイパッド５の反りを矯正して、平坦な状態に戻すことが可能となる。
【００６６】
また、半導体装置１００底面に外部ヒートシンクを接触させて使用することが一般的であるが、半導体素子７が動作時に発熱すると、上述した線膨張係数の違いにより、ダイパッド５が凸型に反ることがある。ダイパッド５が凸型に反ると、ダイパッド５下面に密着した樹脂シート４および金属板３も同様に凸型に反るため、半導体装置１００底面と外部ヒートシンクの間に空隙が生じ放熱性を損なう問題があった。
【００６７】
ダイパッド５を本実施の形態の構成（図７）とすることにより、ダイパッド５が反る際に発生するダイパッド５に生じる圧縮応力を緩和することが可能となるため、ダイパッド５の反りが緩和され、半導体装置１００底面と外部ヒートシンクとの接触面に空隙が生じることを抑制することが可能である。
【００６８】
＜効果＞
本実施の形態における半導体装置１００において、凹部５ａは、平面視で半導体素子７と重なる領域を中心として、放射状に設けられることを特徴とする。
【００６９】
従って、ダイパッド５下面に形成する凹部５ａを、平面視で半導体素子７と重なる領域を中心として放射状に設けることによって、半導体素子７をダイパッド５に接合する際にダイパッド５に生じる応力を緩和して接合部６の信頼性を向上させることが可能である。さらに、ダイパッド５の応力が緩和されて、ダイパッド５の反りが抑制されることで、ダイパッド５と樹脂シート４を密着させる際に、樹脂シート４に圧力が均一にかかるため、密着後の樹脂シート４の厚みを均一にすることが可能となる。さらに、ダイパッド５の反りが抑制されることで、半導体装置１００底面の反りが抑制され、半導体装置１００底面と外部ヒートシンクとの接触面に間隙が生じることを抑制することが可能である。
【００７０】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１  リードフレーム、１ａ  アウターリード、１ｂ  インナーリード、１ｃ  段差部、２  封止樹脂、３  金属板、４  樹脂シート、５  ダイパッド、５ａ  凹部、６  接合部、７  半導体素子、８ａ  太線ボンディングワイヤ、８ｂ  細線ボンディングワイヤ、１０  ＩＣ半導体素子、１５，１８  金型、１６  突起、１７  突起部、１９  爪、１００  半導体装置。
【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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