(57)【要約】【課題】半導体装置の放熱特性を維持しつつ、信頼性を向上させる。【解決手段】一実施形態の半導体装置は、第１ダイパッド、第２ダイパッド、第１接着層、及び半導体チップを備える。上記第１ダイパッドは、外部に露出した下面、及び粗面を含む上面を有する。上記第２ダイパッドは、上記第１ダイパッドの上方に設けられ、粗面を含む下面を有する。上記第１接着層は、上記第１ダイパッドの上記上面上、及び上記第２ダイパッドの上記下面上に接して設けられる。上記半導体チップは、上記第２ダイパッドの上方に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に露出した下面、及び粗面を含む上面を有する第１ダイパッドと、
前記第１ダイパッドの上方に設けられ、粗面を含む下面を有する第２ダイパッドと、
前記第１ダイパッドの前記上面上、及び前記第２ダイパッドの前記下面上に接して設けられた第１接着層と、
前記第２ダイパッドの上方に設けられた半導体チップと、
を備える半導体装置。
【請求項２】
前記第１ダイパッドの前記下面は、粗面を含む、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１ダイパッドの前記下面は、平滑面を含む、請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２ダイパッドは、粗面を含む上面を更に有し、
前記半導体装置は、前記第２ダイパッドの上面上に接して設けられた第２接着層を更に備える、
請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第２ダイパッドは、前記第１ダイパッドよりも積層方向に厚い、請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１接着層の前記第１ダイパッドの前記上面上に接する面は、前記第１接着層の前記第２ダイパッドの前記下面上に接する面よりも大きい面積を有する、請求項１記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第２接着層は、前記半導体チップの下面上に接して設けられ、
前記第２接着層の前記第２ダイパッドの前記上面上に接する面は、前記第２接着層の前記半導体チップの前記下面上に接する面よりも大きい面積を有する、請求項４記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２ダイパッドの下面は、前記第１ダイパッドの上面よりも大きい面積を有する、請求項１記載の半導体装置。
【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】
半導体装置として、ダイパッドが露出するパッケージ構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１４７９１８号公報
【特許文献２】特開平１０−１７８１２８号公報
【特許文献３】特開平１０−２０００２５号公報
【特許文献４】実開平５−９０９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体装置の放熱特性を維持しつつ、信頼性を向上させる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の半導体装置は、第１ダイパッド、第２ダイパッド、第１接着層、及び半導体チップを備える。上記第１ダイパッドは、外部に露出した下面、及び粗面を含む上面を有する。上記第２ダイパッドは、上記第１ダイパッドの上方に設けられ、粗面を含む下面を有する。上記第１接着層は、上記第１ダイパッドの上記上面上、及び上記第２ダイパッドの上記下面上に接して設けられる。上記半導体チップは、上記第２ダイパッドの上方に設けられる。
【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の構成を示す断面図である。
【図２】第１実施形態に係る半導体装置の構成を示す上面図である。
【図３】第１実施形態に係る半導体装置の熱特性を模式的に示す断面図である。
【図４】第１実施形態に係る半導体装置の過渡的な熱特性を模式的に示すダイアグラムである。
【図５】第２実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図６】第１実施形態の第１変形例に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図７】第１実施形態の第１変形例に係る半導体装置の構成を示す上面図である。
【図８】第１実施形態の第２変形例に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図９】第１実施形態の第２変形例に係る半導体装置の構成を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する構成要素については、共通する参照符号を付す。また、以下の説明において、「表面」とは、対象物体を構成する面のうち、当該対象物体の外に対して露出する全ての面を含む。つまり、対象物体の「表面」は、対象物体の「上面」、「下面」、及び「側面」を含む。
【０００８】
１．第１実施形態
第１実施形態に係る半導体装置について説明する。
【０００９】
１．１  構成について
第１実施形態に係る半導体装置の構成例について、図１及び図２を用いて説明する。図１及び図２では、第１実施形態に係る半導体装置として、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded package）が例示される。ＱＦＮは、例えば、車載機器、携帯機器等に使用され、高い放熱性及び信頼性が要求される。図１は、第１実施形態に係る半導体装置の構成の一例を示す断面図である。図２は、第１実施形態に係る半導体装置を上面から見た平面図である。図１は、図２におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面を示している。また、図１は、後述する粗化処理がされた構成要素の面を太線で示している。なお、図２は、説明を簡単にするため、図１における半導体装置内の樹脂が省略されている。
【００１０】
図１に示すように、半導体装置１は、第１ダイパッド１０、複数のリード端子２０、第１接着層３０、第２ダイパッド４０、第２接着層５０、半導体チップ６０、複数のボンディングワイヤ７０、及び樹脂８０を備えている。第１ダイパッド１０の上面上には、第１接着層３０、第２ダイパッド４０、第２接着層５０、及び半導体チップ６０が順次積層される。具体的には、第２ダイパッド４０は、第１ダイパッド１０の上方に設けられる。第１接着層３０は、第１ダイパッド１０の上面上、及び第２ダイパッド４０の下面上に接して設けられる。半導体チップ６０は、第２ダイパッド４０の上方に設けられる。第２接着層５０は、第２ダイパッド４０の上面上、及び半導体チップ６０の下面上に接して設けられる。各リード端子２０は、例えば、対応する各ボンディングワイヤ７０によって半導体チップ６０のパッド（図示せず）に電気的に接続される。第１ダイパッド１０、第１接着層３０、第２ダイパッド４０、第２接着層５０、及び半導体チップ６０の積層体、複数のリード端子２０、並びに複数のボンディングワイヤ７０の各々の表面上には、第１ダイパッド１０の下面と、各リード端子２０の下面及び一側面と、を除いて樹脂８０が設けられる。換言すると、半導体装置１の表面は、第１ダイパッド１０の下面と、各リード端子２０の下面及び一側面と、樹脂８０と、を含む。つまり、半導体装置１は、少なくとも第１ダイパッド１０の下面が半導体装置１の外部に露出するパッケージ（Exposed Die Pad）である。なお、以下の説明では、第１ダイパッド１０、第１接着層３０、第２ダイパッド４０、第２接着層５０、及び半導体チップ６０が積層される方向を「積層方向」と言う。
【００１１】
第１ダイパッド１０及び複数のリード端子２０は、例えば、銅（Ｃｕ）合金又は４２アロイを含む平板状の導電層である。第１ダイパッド１０及び複数のリード端子２０は、例えば、エッチング又はパンチングによって、リードフレームから分離成形され、樹脂８０を介在することで互いに電気的に絶縁される。第１ダイパッド１０及び複数のリード端子２０は、例えば、同一平面上に並び、積層方向に等しい厚さを有しているが、これに限られず、積層方向に異なる厚さを有していてもよい。第１ダイパッド１０の下面及びリード端子２０の下面は、例えば、リフロー工程によって、図示しないはんだ材を介して図示しないプリント回路基板上に接着される。上述の通り、第１ダイパッド１０の下面及びリード端子２０の下面は、半導体装置１の外部に露出しているため、半導体装置１内で発生した熱を外部に放出する放熱面として機能する。
【００１２】
各リード端子２０は、半導体装置１の外部から半導体チップ６０を駆動するための電源電圧及び信号を受信する。各リード端子２０は、当該電源電圧及び信号を、対応する各ボンディングワイヤ７０を介して半導体チップ６０に転送する。また、各リード端子２０は、半導体チップ６０から受信する信号を半導体装置１の外部に転送する。
【００１３】
第２ダイパッド４０は、例えば、リン脱酸銅又は銅タングステン（ＣｕＷ）を含む平板状の導電層である。第２ダイパッド４０は、第１ダイパッド１０よりも高い熱伝導率を有する。第２ダイパッド４０は、例えば、第１ダイパッド１０より積層方向に厚い。また、第２ダイパッド４０の下面の面積は、例えば、第１ダイパッド１０の上面の面積よりも小さい。
【００１４】
第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０の表面は、粗面を含む。粗面は、例えば粗化処理によって形成される。粗化処理は、対象物の表面に微小な凹凸を生じさせることにより、平滑な面よりも表面粗さＲａを増加させる処理である。粗化処理された場合、対象物の粗面の表面粗さＲａは、例えば、粗化処理されない平滑な面に対して１．２倍以上２．５倍以下、より好ましくは２．０倍程度とすることができる。つまり、粗化処理された第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０の表面は、粗化処理されない場合よりも第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０の外部に接する面積が増加する。
【００１５】
なお、粗化処理は、例えば、対象物の表面に表面粗度の高い膜を付着させるメッキ処理によって実現される。メッキ処理による粗化処理としては、例えば、Ｐｄ−ＰＰＦ（Palladium - Pre Plated leadFrame）が挙げられる。なお、粗化処理は、メッキ処理による場合に限らず、薬液による黒化処理やレーザ照射処理を施すことによって、対象物の表面を直接荒らす手法によって実現されてもよい。
【００１６】
第１接着層３０及び第２接着層５０は、例えば、銀（Ａｇ）ペースト又は銀ナノペーストが硬化したものであり、樹脂及び銀粒子を含有する、平板状の導電層である。銀ナノペーストを用いた第１接着層３０及び第２接着層５０は、ナノメートル領域に粒度分布を有する銀ナノ粒子を含有する。第１接着層３０及び第２接着層５０は、例えばダイアタッチ材であり、ダイアタッチ材は、樹脂材より銀粒子を多く含有する。
第１接着層３０及び第２接着層５０はそれぞれ、第１ダイパッド１０と第２ダイパッド４０との間、及び第２ダイパッド４０と半導体チップ６０との間にペーストの状態で隙間なく充填された後、硬化する。すなわち、第１接着層３０及び第２接着層５０は、第１ダイパッド１０と第２ダイパッド４０、及び第２ダイパッド４０と半導体チップ６０を接着させる導電性接着剤として機能する。上述の通り、第１ダイパッド１０の表面及び第２ダイパッド４０の表面は、粗化処理された粗面を有しているため、粗化処理されていない状態よりも微小な凹凸が生じている。このため、第１接着層３０の第１ダイパッド１０との接着面は、第１ダイパッド１０の上面に生じた当該凹凸を埋め込んだ状態で硬化する。また、第１接着層３０の第２ダイパッド４０との接着面は、第２ダイパッド４０の下面に生じた凹凸を埋め込んだ状態で硬化する。また、第２接着層５０の第２ダイパッド４０との接着面は、第２ダイパッド４０の上面に生じた凹凸を埋め込んだ状態で硬化する。
【００１７】
なお、第１接着層３０及び第２接着層５０は、半導体チップ６０から発生した熱を効率よく半導体装置１の外部に放出させるため、熱伝導率が高いことが望ましい。第１接着層３０及び第２接着層５０は、例えば、５Ｗ／ｍＫ以上１００Ｗ／ｍＫ以下、より好ましくは、１０Ｗ／ｍＫ以上７０Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率を有することが望ましい。例えば、銀ナノ粒子を含有する第１接着層３０及び第２接着層５０は、より高い熱伝導率を有する。また、より高濃度の銀粒子を含む第１接着層３０及び第２接着層５０は、より高い熱伝導率を有する。
【００１８】
なお、第１接着層３０の第２ダイパッド４０との接着面は、例えば、第２ダイパッド４０の下面の面積と同程度の面積を有する。第１接着層３０の第１ダイパッド１０との接着面は、第１接着層３０の第２ダイパッド４０との接着面よりも大きい面積を有する。また、第２接着層５０の半導体チップ６０との接着面は、例えば、半導体チップ６０の下面の面積と同程度の面積を有する。第２接着層５０の第２ダイパッド４０との接着面は、第２接着層５０の半導体チップ６０との接着面よりも大きい面積を有する。このため、第１接着層３０及び第２接着層５０の積層方向の断面形状は、例えば、上底よりも下底が長い台形形状を有する。なお、第１接着層３０及び第２接着層５０の断面形状の勾配は、例えば、半導体チップ６０の熱放散性を考慮して、４５度以上であることが望ましい。ここで、断面形状の勾配は、積層方向と台形形状の斜辺とのなす角である。
【００１９】
半導体チップ６０は、例えば、平板状のシリコン半導体等の半導体基板上に設けられたＩＣチップを含む。半導体チップ６０は、ボンディングワイヤ７０から供給される電源電圧又は信号に応じて駆動し、発熱する。半導体チップ６０は特に、電源オンの際に短時間で急激に発熱し、温度が上昇する。半導体チップ６０から発生した熱は、主に第２接着層５０、第２ダイパッド４０、第１接着層３０、及び第１ダイパッド１０を介して、第１ダイパッド１０の下面から半導体装置１の外部に放出される。このように、半導体チップ６０は、発生した熱を下方に向けて放出することで、動作可能な温度範囲内に保たれる。
【００２０】
各ボンディングワイヤ７０は、例えば、金（Ａｕ）を含む細線であり、半導体チップ６０及び対応する各リード端子２０との間の電源電圧及び信号の伝送路として機能する。各ボンディングワイヤ７０は、樹脂８０によって固定され、半導体チップ６０との接続点、及び対応するリード端子２０との接続点以外に対して絶縁される。
【００２１】
樹脂８０は、例えば、エポキシ等の熱硬化性樹脂を含む絶縁層であり、封止される半導体チップ６０等を保護する機能を有する。樹脂８０は、第１ダイパッド１０、第１接着層３０、第２ダイパッド４０、第２接着層５０、及び半導体チップ６０の積層体、リード端子２０、並びにボンディングワイヤ７０の露出面のうち、第１ダイパッド１０の下面及びリード端子２０の下面及び一側面を除く全ての面を覆う。また、樹脂８０は、粗化処理された第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０の表面に形成された微小な凹凸にも隙間なく充填される。なお、樹脂８０による封止の際には、種々の樹脂成形の方式が用いられる。樹脂成形の方式は、例えば、トランスファ成形の如き樹脂を注入して成形する方式や、一括成形する方式を含む。
【００２２】
図２に示すように、第１ダイパッド１０、第１接着層３０、第２ダイパッド４０、第２接着層５０、及び半導体チップ６０は、上方から見下ろした場合に、上層の上面が下層の上面に含まれるように積層される積層体を形成する。第１ダイパッド１０、第１接着層３０、第２ダイパッド４０、第２接着層５０、及び半導体チップ６０の各々は、例えば、上方から見下ろして矩形（例えば正方形）の形状を有する。また、各リード端子２０は、例えば、第１ダイパッド１０の周囲を囲むように設けられる。第１ダイパッド１０の４辺の各々には、複数のリード端子２０が対向して並ぶ。
【００２３】
１．２  本実施形態に係る効果
第１実施形態によれば、半導体装置の放熱特性を維持しつつ、信頼性を向上させることができる。本効果につき、以下説明する。
【００２４】
半導体装置は、内部に搭載された半導体チップの発熱によって内部温度が上昇し過ぎることにより、動作不良を起こし得る。内部温度の過剰な上昇を抑えるため、半導体装置は、熱抵抗の低減が図られる。例えば、半導体装置は、下面が半導体装置のパッケージから露出したダイパッドと、半導体チップとの間に熱伝導率の高い新たな層を更に設けることにより、半導体チップの発熱をより外部に逃がし易くする構造が提案されている。
【００２５】
しかしながら、ダイパッドと半導体チップとの間に新たな層を設ける場合、半導体装置の信頼性が低下する可能性がある。具体的には、例えば、半導体装置は、半導体装置の外部とはんだ付けされるリフロー工程において、強い熱ストレスが加わる。この熱ストレスにより、半導体装置は、ダイパッドと当該新たな層との間に剥離を生じてしまい、信頼性が低下する可能性がある。特に、ダイパッドと当該新たな層との間の接着強度が低い場合、ダイパッド及び当該新たな層が剥離しやすい。つまり、半導体装置の放熱特性を維持しつつ、信頼性を向上させることについて、検討の余地がある。
【００２６】
第１実施形態に係る構成によれば、半導体装置１は、半導体装置１の外部に露出する下面を有する第１ダイパッド１０と、当該第１ダイパッド１０の上方に設けられた第２ダイパッド４０とを備える。そして、第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０の表面は、粗面を含むようにしている。このため、第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０の表面は、微小な凹凸を有する。第１接着層３０は、形成の際、第１ダイパッド１０の上面及び第２ダイパッド４０の下面に形成された当該微小な凹凸を埋め込んだ状態で硬化し、アンカー効果を発生させる。アンカー効果とは、微小な凹凸を埋め込んで硬化することによって第１接着層３０が第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０に対して楔のように働き、機械的接合力が増す効果である。これにより、第１接着層３０は、第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０と強固に接着することができる。したがって、放熱特性を維持しつつ、第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０の剥離を抑制して信頼性を向上させることができる。
【００２７】
また、第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０の表面は、樹脂８０とも接する。樹脂８０は、第１接着層３０と同様、第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０の表面に形成された微小な凹凸を埋め込んで硬化する。このため、樹脂８０は、第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０との接着面において、アンカー効果によって強固に接着する。このように、粗化処理によって第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０の表面に形成された微小な凹凸は、樹脂８０との間の接着についても剥離を生じにくくすることができ、信頼性を向上させることができる。
【００２８】
加えて、第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０の表面が粗化処理されていることにより、第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０の表面粗さＲａが増加する。このため、第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０と、第１接着層３０との接触面積が増加する。換言すると、第２ダイパッド４０の熱を第１接着層３０に伝える面の面積、第１接着層３０の熱を第１ダイパッド１０に伝える面の面積、及び第１ダイパッド１０の熱を半導体装置１の外部に伝える面の面積が増加する。つまり、半導体装置１は、粗化処理されない場合と比較して、第２ダイパッド４０から第１接着層３０への熱伝導、第１接着層３０から第１ダイパッド１０への熱伝導、及び第１ダイパッド１０から外部への熱伝導がいずれも促進される。したがって、半導体装置１内の熱を半導体装置１の外部へ、より効率的に放出することができる。
【００２９】
また、第１実施形態の第１の態様によれば、第２ダイパッド４０は、第１ダイパッド１０に対して、積層方向に厚くなるようにしている。上述の通り、第１ダイパッド１０は、リード端子２０と共に、或る厚さのリードフレームから分離成形される。このため、第１ダイパッド１０は、積層方向の厚さを変更することが、製造上困難である。つまり、第１ダイパッド１０を厚くすることによって第１ダイパッド１０の熱容量を増加させることは、困難である。これに対し、第２ダイパッド４０は、積層方向の厚さを比較的に自由に設定可能である。つまり、第１ダイパッド１０よりも積層方向に厚い第２ダイパッド４０を設けることで、半導体チップ６０と、第１ダイパッド１０の半導体装置１から露出されている面との間において、より大きな熱容量を得ることができる。したがって、過渡的な温度上昇をより効果的に抑制することができる。
【００３０】
また、第１実施形態の第２の態様によれば、半導体装置１は、第２ダイパッド４０の上面上に第２接着層５０を更に設けるようにしている。このため、第２接着層５０は、粗化処理によって第２ダイパッド４０の上面に形成された微小な凹凸を埋め込んだ状態で硬化する。つまり、第２接着層５０は、第２ダイパッド４０とより強固に接着する。したがって、第２接着層５０と第２ダイパッド４０との間の接着についても剥離を抑制することができ、信頼性を向上させることができる。また、第２ダイパッド４０の表面が粗化処理されていることにより、第２接着層５０と第２ダイパッド４０との接触面積が、第２ダイパッド４０の表面を粗化処理しない場合よりも増加する。換言すると、第２接着層５０の熱を第２ダイパッド４０に伝える面の面積が増加する。つまり、第２接着層５０から第２ダイパッド４０への熱伝導がより促進される。したがって、半導体装置１内の熱を半導体装置１の外部へより効率的に放出することができる。
【００３１】
また、第１実施形態の第３の態様によれば、第１接着層３０及び第２接着層５０は、上層との接着面よりも下層との接着面の方が大きい面積を有するようにしている。図３は、第１実施形態に係る半導体装置の熱伝導の特性の一例を示す断面図である。図３（Ａ）では、積層方向の断面がテーパ形状でない第１接着層３０Ｘが設けられる場合における熱伝導の様子を模式的に示している。図３（Ａ）に示すように、第１接着層３０Ｘの第２ダイパッド４０との接着面及び第１ダイパッド１０との接着面の面積が同程度である場合、第１接着層３０Ｘを伝わる熱は、積層方向に沿って伝わっていく。一方、図３（Ｂ）では、積層方向の断面がテーパ形状である第１接着層３０が設けられる場合における熱伝導の様子を模式的に示している。図３（Ｂ）に示すように、第１接着層３０の第１ダイパッド１０との接着面が第２ダイパッド４０との接着面に対して大きい面積を有する場合、第１接着層３０を伝わる熱は、第２ダイパッド４０との接着面から第１ダイパッド１０との接着面の全体に向けて広がっていく。つまり、第１接着層３０の第１ダイパッド１０との接着面が第２ダイパッド４０との接着面に対して大きい面積を有する場合、熱放散性が高くなり、より効率よく放熱することができる。
【００３２】
加えて、第１接着層３０及び第２接着層５０は、５Ｗ／ｍＫ以上１００Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率を有するようにしている。半導体装置１は、第１接着層３０及び第２接着層５０の熱伝導率が高いほど、放熱効率が向上し、過渡的な温度上昇を抑制することができる。しかしながら、第１接着層３０及び第２接着層５０は、熱伝導率が高いほど銀の含有量が多く、結果的に接着力が低下する。このため、第１接着層３０及び第２接着層５０は、高い熱伝導率を有しつつ、信頼性を損なわない程度の接着力を有することが望ましい。第１実施形態に係る半導体装置１は、５Ｗ／ｍＫ以上１００Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する第１接着層３０及び第２接着層５０が選択されることにより、放熱特性を維持しつつ、適切な接着力を有する半導体装置１を得ることができる。
【００３３】
このように、半導体装置１は、表面を粗化処理された第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０、並びに高熱伝導特性を有する第１接着層３０を備えることにより、半導体装置１の熱抵抗を低く抑えつつ、熱容量を増加させることができる。図４は、第１実施形態に係る半導体装置の過渡的な熱特性の一例を示すダイアグラムである。図４では、半導体装置の過渡的な温度特性として、第１温度特性Ｌ１１及び第２温度特性Ｌ１２が示される。第１温度特性Ｌ１１は、第１ダイパッド１０に粗化処理が施されず、第１接着層３０及び第２ダイパッド４０を含まない半導体装置に大電流を流した直後における半導体チップ温度Ｔｊ（Temperature of junction）の時間変化である。第２温度特性Ｌ１２は、第２ダイパッド４０を含む半導体装置に、第１温度特性Ｌ１１と同一の大電流を流した直後における半導体チップ温度Ｔｊの時間変化である。図４に示すように、第１温度特性Ｌ１１は、半導体チップ６０の急激な発熱によって、初期温度Ｔｓから、時間経過と共に、過渡的な温度上昇の後に定常温度Ｔｅ１で定常状態に達する。第２温度特性Ｌ１２は、大電流が流れ始めると、第１温度特性Ｌ１１と同じく、半導体チップ６０の急激な発熱によって、初期温度Ｔｓから上昇を開始する。しかしながら、第２温度特性Ｌ１２は、第１温度特性Ｌ１１と比較して、時間の経過と共に上昇する温度の割合が小さい。このため、第２温度特性Ｌ１２は、定常温度Ｔｅ１よりも低い定常温度Ｔｅ２で定常状態に達する。このように、第２温度特性Ｌ１２を有する半導体装置１は、第１温度特性Ｌ１１を有する半導体装置よりも、大電流が流れたことによって最終的に達する温度が低く抑えられる。これは、第１接着層３０及び第２ダイパッド４０を含むことによって半導体装置１の熱容量が増加し、同一の熱量が発生した場合の温度上昇が抑えられるためである。また、第１接着層３０が高熱伝導特性を有することによって、半導体装置１の熱抵抗を低く抑えることができるためである。また、第１ダイパッド１０及び第２ダイパッド４０の第１接着層３０との接着面が粗化処理されていることで接着面の放熱面積が増加することによって、温度上昇が更に抑えられるためである。したがって、第１実施形態に係る半導体装置１は、過渡的な温度上昇を抑えることができる。
【００３４】
２．第２実施形態
次に、第２実施形態に係る半導体装置について説明する。第２実施形態に係る半導体装置は、第１ダイパッドの下面が粗化処理されず、平滑である点においてのみ、第１実施形態と相違する。以下では、第１実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００３５】
２．１  構成について
図５は、第２実施形態に係る半導体装置の構成の一例を示す断面図である。図５に示すように、半導体装置１は、第１ダイパッド１０に代えて、第１ダイパッド１０Ａを備えている。
【００３６】
第１ダイパッド１０Ａは、第１ダイパッド１０と同様、複数のリード端子２０と共にリードフレームから分離成形される。第１ダイパッド１０Ａの下面は、半導体装置１の外部に露出している。第１ダイパッド１０Ａの上面上には、第１接着層３０が設けられる。第１ダイパッド１０Ａは、下面を除く表面が粗化処理されている。つまり、第１ダイパッド１０Ａの上面及び側面は、粗化処理されているため粗面を含むが、第１ダイパッド１０Ａの下面は、粗化処理されず、平滑な面を有する。
【００３７】
なお、複数のリード端子２０の下面は、第１ダイパッド１０の下面と同様、粗化処理されない。このため、複数のリード端子２０の下面は、平滑な面を有する。つまり、半導体装置１のうち、外部に露出する第１ダイパッド１０Ａ及びリード端子２０の下面は、平滑な面を有する。
【００３８】
２．２  本実施形態に係る効果
上述の通り、半導体装置１は、樹脂８０による封止の際に樹脂成形が用いられる。具体的には、樹脂成形では、例えば、積層された第１ダイパッド１０Ａ、第１接着層３０、第２ダイパッド４０、第２接着層５０、及び半導体チップ６０、並びにボンディングワイヤ７０により半導体チップ６０に接続されたリード端子２０が金型に固定される。当該固定された金型内に、加熱によって液状となった樹脂８０が注入される。金型内の隙間には、注入された樹脂８０が充填される。その後、更なる加熱によって樹脂８０が硬化し、半導体装置１が得られる。この樹脂成形の際、第１ダイパッド１０Ａの下面の表面粗度が高い場合、金型と第１ダイパッド１０Ａの下面との間の微小な凹凸にも液状となった樹脂８０が充填される（樹脂バリが発生する）可能性がある。樹脂バリは、半導体装置１の製造における歩留り低下の原因となり得る。
【００３９】
第２実施形態によれば、第１ダイパッド１０Ａの下面は、平滑な面を有するようにしている。これにより、第１ダイパッド１０Ａの下面には、粗化処理された場合に生じる微小な凹凸が形成されたいため、金型と第１ダイパッド１０Ａの下面との間に余分な隙間が生じない。このため、樹脂成形の際に樹脂バリの発生を抑制することができる。したがって、第１ダイパッド１０Ａの上面と下面とに異なる表面処理を施すことにより、半導体装置１の信頼性を高めつつ、歩留りを向上させることができる。
【００４０】
３．変形例等
実施形態は、上述の第１実施形態及び第２実施形態で述べた形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば、第１実施形態及び第２実施形態は、第１ダイパッド１０と半導体チップ６０との間に１層のダイパッドが積層される例について説明したが、これに限られない。例えば、半導体装置１は、第１ダイパッド１０と半導体チップ６０との間に、２層以上のダイパッドが積層されてもよい。図６は、第１実施形態の第１変形例に係る半導体装置の構造の一例を示す断面図である。図７は、第１実施形態の第１変形例に係る半導体装置の構造の一例を示す上面図である。図６は、図７におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面を示している。また、図６は、粗化処理がされた構成要素を太線で示している。なお、図７は、説明を簡単にするため、図６における半導体装置内の樹脂を省略して示している。
【００４１】
図６に示すように、半導体装置１は、第３ダイパッド９０及び第３接着層１００を更に備えている。第３ダイパッド９０は、例えば、リン脱酸銅又は銅タングステンを含む、平板状の導電層である。また、第３ダイパッド９０は、表面を粗化処理された粗面を含む。第３ダイパッド９０は、第２接着層５０の上面上に設けられる。第３ダイパッド９０の下面は、例えば、第２接着層５０の第３ダイパッド９０との接着面と同程度の面積を有する。第３接着層１００は、例えば、銀ペースト又は銀ナノペーストが硬化したものであり、樹脂及び銀粒子を含有する、平板状の導電層である。すなわち、第３接着層１００は、第３ダイパッド９０及び半導体チップ６０を接着させる導電性接着剤として機能する。第３接着層１００の第３ダイパッド９０との接着面は、第３接着層１００の半導体チップ６０との接着面よりも大きい面積を有する。第３接着層１００の半導体チップ６０との接着面は、半導体チップ６０の下面と同程度の面積を有する。また、図７に示すように、第１ダイパッド１０、第１接着層３０、第２ダイパッド４０、第２接着層５０、第３ダイパッド９０、第３接着層１００、及び半導体チップ６０は、上方から見下ろした場合に、上層の上面が下層の上面に含まれるように積層される積層体を形成する。第３ダイパッド９０及び第３接着層１００は、例えば、他の層と同様、上方から見下ろして矩形の形状（例えば正方形）を有する。
【００４２】
第１実施形態の第１変形例によれば、半導体装置１は、第１ダイパッド１０と半導体チップ６０との間に第２ダイパッド４０及び第３ダイパッド９０を備えるようにしている。これにより、半導体装置１内の放熱に寄与する領域の体積を更に増やすことができる。このため、半導体装置１内の熱容量が更に増加する。したがって、電源オンの際等に半導体チップ６０の急激な発熱においても、過渡的な温度上昇を抑えることができる。
【００４３】
また、第１実施形態及び第２実施形態は、第１ダイパッド１０の上面が第２ダイパッド４０の下面よりも大きい面積を有する例について説明したが、これに限られない。例えば、半導体装置１は、第２ダイパッド４０の下面が第１ダイパッド１０の上面よりも大きい面積を有するオーバハング構造を有していてもよい。図８は、第１実施形態の第２変形例に係る半導体装置の構造の一例を示す断面図である。図９は、第１実施形態の第２変形例に係る半導体装置の構造の一例を示す上面図である。図８は、図９におけるＩＸ−ＩＸ線に沿った断面を示している。また、図８は、粗化処理がされた構成要素を太線で示している。なお、図９は、説明を簡単にするため、図８における半導体装置内の樹脂を省略して示している。
【００４４】
図８に示すように、半導体装置１は、第１接着層３０に代えて第１接着層３０Ｂを備え、第２ダイパッド４０に代えて第２ダイパッド４０Ｂを備えている。第１接着層３０Ｂは、第１ダイパッド１０の上面上に設けられる、平板状の導電層である。第１接着層３０Ｂの第２ダイパッド４０との接着面は、第１接着層３０Ｂの第１ダイパッド１０との接着面と同程度の面積を有する。第２ダイパッド４０Ｂは、第１接着層３０Ｂ上に設けられる、平板状の導電層である。第２ダイパッド４０Ｂの下面は、第１ダイパッド１０の上面よりも大きい面積を有する。第２ダイパッド４０Ｂは、例えば、第１ダイパッド１０よりも積層方向に厚い。また、図９に示すように、第１ダイパッド１０及び第１接着層３０Ｂは、上方から見下ろした場合に、第２ダイパッド４０Ｂの下面に含まれるように積層される。また、第２接着層５０、及び半導体チップ６０は、上層の上面が下層の上面に含まれるように積層される。第１接着層３０Ｂ及び第２ダイパッド４０Ｂは、他の層と同様、上方から見下ろして矩形の形状（例えば正方形）を有する。
【００４５】
第１実施形態の第２変形例によれば、半導体装置１は、積層方向に垂直な平面上において第１ダイパッド１０よりも大きい第２ダイパッド４０Ｂを備えるようにしている。これにより、第１ダイパッド１０と半導体チップ６０との間に１層のダイパッドのみを設ける場合において、半導体装置１内の放熱に寄与する領域の体積を最大限に増やすことができる。このため、半導体装置１内の熱容量が更に増加し、電源オンの際等に生じる半導体チップ６０の急激な発熱においても、過渡的な温度上昇を抑えることができる。
【００４６】
また、第１実施形態の第１変形例及び第２変形例は、第２実施形態に対しても同様に適用可能である。
【００４７】
また、上述の実施形態は、一例としてＱＦＮの形態の半導体装置について説明したが、これに限らず、種々の形態の半導体装置について適用可能である。例えば、上述の実施形態は、ＳＯＮ（Small Outline Non-leaded package）の如きリード端子が半導体装置の２側面に露出する形態にも適用可能である。
【００４８】
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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００４９】
１…半導体装置、１０、１０Ａ…第１ダイパッド、２０…リード端子、３０、３０Ｂ、３０Ｘ…第１接着層、４０、４０Ｂ…第２ダイパッド、５０…第２接着層、６０…半導体チップ、７０…ボンディングワイヤ、８０…樹脂、９０…第３ダイパッド、１００…第３接着層。
【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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