(57)【要約】【課題】  高度な金属加工を行わずにパワー素子のフリップチップ化を実現し、また、一般に使用されている半導体素子の加工技術を用いてフリップチップ化を実現して、製造原価を低減させる。【解決手段】  基板の表面にゲート電極およびソース電極、基板の裏面にドレイン電極を具えたＭＯＳパワー素子、表面から裏面につながる低抵抗領域を具えた導通用素子、表面の少なくとも一部に導電層を具えた固定用基板、からなり、ＭＯＳパワー素子と導通用素子が固定用基板に搭載されて接合されることによって、ＭＯＳパワー素子のドレイン電極が固定用基板を介して表面に引き出される。導通用素子は金属板を用いてもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面にゲート電極およびソース電極、基板の裏面にドレイン電極を具えたＭＯＳパワー素子、表面から裏面につながる低抵抗領域を具えた導通用素子、表面の少なくとも一部に導電層を具えた固定用基板、からなり、ＭＯＳパワー素子と導通用素子が固定用基板に搭載されて接合されることによって、ＭＯＳパワー素子のドレイン電極が固定用基板を介して表面に引き出される半導体素子。
【請求項２】
基板の表面にゲート電極およびソース電極、基板の裏面にドレイン電極を具えたＭＯＳパワー素子、金属基板からなる導通用素子、表面の少なくとも一部に導電層を具えた固定用基板、からなり、ＭＯＳパワー素子と導通用素子が固定用基板に搭載されて接合されることによって、ＭＯＳパワー素子のドレイン電極が固定用基板を介して表面に引き出される半導体素子。
【請求項３】
ＭＯＳパワー素子表面のゲートおよびソース電極上と導通用素子の表面にはんだバンプが形成された請求項１または請求項２記載の半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等のデイスクリートの半導体素子に係るもので、一つの面に外部端子を揃えて面実装するためのいわゆるフリップチップの半導体素子の外装構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等の半導体は、コンバータ、インバータ、電力スイッチ等のパワーエレクトロニクスの分野において利用されている。一般に、大電流を流すことが可能なパワーデバイスは、その素子の表面から裏面へ、あるいは裏面から表面へ電流を流す構造を採用している。このようなパワーデバイスを一つの面に外部端子を揃え、かつチップそのもの大きさに近い大きさにするフリップチップ構造にするためには、素子のドレイン側からソース側への、あるいはソース側からドレイン側への電流経路を得るために、特殊な形状をした金属製の外装器を用いることが必要であった。あるいは、特定用途に対応させることでフリップチップ化を実現している。
【０００３】
しかし、これまでに採用されている技術では、次のような問題点が発生する。図５に示すような特殊な外装器は、金属板のプレス加工を必要とし、そのための金型が不可欠となるので高額な初期投資を必要とする。図６のような金属の外装器は外装器の一部分にはんだボールの形状をした外部端子を有するが、このような構造に金属加工を行うことが必要となる。特定用途というのは、図７に示したＬｉイオンバッテリの制御の用途等であり、これは１素子に2チップを集積させて２つのチップのゲートを交互にオン、オフすることで双方向に電流を流すことができる。そのしくみは、片側のパワーＭＯＳのゲートをオフさせておくと、このチップに内蔵されたボデイダイオードにソース(S1)から電流が流れる。もう一方のチップのゲートをオンすることによってソース(S2)まで電流を流すことができる。逆方向に電流を流す場合は２つのチップのゲートに印加する電圧を逆にすればよい。このような、ドレイン同士が接続されるような用途においてはフリップチップ化が可能である。
【特許文献１】特表２００３−５３０６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、高度な金属加工を行わずにパワー素子のフリップチップ化を実現すること、また、一般に使用されている半導体素子の加工技術を用いてフリップチップ化を実現するもので、それによって製造原価を低減させるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、導通用素子を用いることによって、上記の課題を解決するものである。すなわち、基板の表面にゲート電極およびソース電極、基板の裏面にドレイン電極を具えたＭＯＳパワー素子、表面から裏面につながる低抵抗領域を具えた導通用素子、表面の少なくとも一部に導電層を具えた固定用基板、からなり、ＭＯＳパワー素子と導通用素子が固定用基板に搭載されて接合されることによって、ＭＯＳパワー素子のドレイン電極が固定用基板を介して表面に引き出されることに特徴を有するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の効果を列挙すると次のようになる。
フリップチップがパワー素子、表面導通用素子、固定用基板の3つの部品から構成されて固定用基板と表面導通用素子を用いてドレイン電流を表面に導くことが可能となるので、ドレインが裏面にあるパワー素子の端子を1つの面に持つフリップチップ化が可能となる。
既存の半導体加工技術がそのまま利用できるので、製造が容易となるとともに、製造コストの低減が可能となる。
低抵抗の金属を導通用素子として用いれば、オン抵抗を下げることも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明による半導体素子の構成要素とそれらを製造する工程は以下のようになる。
表面をプロセスを終えた素子の裏面を研磨するバック・グラインド（ＢＧ）を行った後に、蒸着によって裏面に金属膜を形成（ＢＭ）したパワー素子を得る。
上記のパワー素子のドレイン電流を表面に流すための表面導通用素子を、高濃度に不純物をドープしたシリコン基板で構成し、パワー素子と同じ厚さにＢＧを行い、ＢＭを行って得る。
パワー素子と導通用素子の表面にバンプを付けるために、素子の表面にアンダー・バンプ・メタル（ＵＢＭ）を堆積させ、バンプを付ける位置決めのための絶縁膜の堆積を行う。
パワー素子と導通用素子の表面に球状のバンプを載せて接続し、これによって回路基板への表面実装を可能にする。
固定用基板の表面に銀Agまたは金Au等を比較的厚く堆積させ、低抵抗の導電路を形成する。その後、導電性接着剤あるいははんだ等でパワー素子と導通用素子を接合して組み立てる。
【実施例】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。図１は、本発明の実施例を示す正面図で、（Ａ）は組立後を示し、（Ｂ）は組立前の状態を示す。本発明による半導体素子は(1)パワー素子11、(2)導通用素子14、(3)固定用基板17で構成される。接合後にはんだでできたバンプ19を載せることにより回路基板との接続を可能とする。図２はパワー素子の製造プロセスを示すもので、素子の加工、裏面のＢＧ（Ｂ）、ＢＭ加工（Ｃ）、素子表面のＵＢＭの加工（Ｄ）、バンプ加工（Ｅ），チップごとに切り出すソーイング（Ｆ）を行う。導通用素子も同様に図3に示すように、裏面のＢＧ（Ｂ）、ＢＭ加工（Ｃ）、素子表面のＵＢＭの加工（Ｄ）、バンプ加工（Ｅ），チップごとに切り出すソーイング（Ｆ）を行う。固定用基板は図4に示したように、裏面のＢＧ（Ｂ），ＢＭ加工（Ｃ）を行う。この基板は導電性を上げるために金属膜を2〜４μmと厚く堆積させる必要がある。
【０００９】
上記のようにして製造されたそれぞれの素子を導電性の接着剤あるいははんだによって基板の金属膜に接続することによって組立が完了する。上記の例では表面導通用素子に不純物が高濃度にドープされて低抵抗化されたシリコン基板を用いたが、これを同じ大きさの金属の板で代用させることも可能である。この金属板表面には、はんだバンプが載せやすいように、パワー素子のはんだバンプを載せる表面のようにニッケルNi等の金属をめっき等によって堆積させ、かつさらにその表面に絶縁膜を堆積させて、バンプが載る部分のみ開口させる加工を行うとよい。また、固定用基板もシリコン基板ではなく、金属板を用いることにしてもよい。さらに、導通用素子としてダイオードやコントロールＩＣ等を用いて、複合回路素子の外装として利用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
本発明は、ＭＯＳ−ＦＥTだけでなく、縦型のパワー素子全般に応用することができ、表面実装が要求される素子において小型で安価な外装構造として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例を示す正面図で（Ａ）は組立後、（Ｂ）は組立前を示す。
【図２】本発明の実施例を示す正面図でパワー素子の製造工程を示す。
【図３】本発明の実施例を示す正面図で導通用素子の製造工程を示す。
【図４】本発明の実施例を示す正面図で固定用基板の製造工程を示す。
【図５】従来のパワー素子の実装構造を示す（Ａ）正面断面図と（Ｂ）斜視図
【図６】従来のパッケージ構造を示す斜視図
【図７】従来の半導体装置の一例の等価回路図
【符号の説明】
【００１２】
11：パワー素子
14：導通用素子
17：固定用基板
19：はんだバンプ
【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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