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公開番号2023078915
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-06-07
出願番号2021192252
出願日2021-11-26
発明の名称半導体装置およびその製造方法
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 25/07 20060101AFI20230531BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】はんだがパッドやボンディングワイヤに接触するのを抑制しつつ放熱性を向上すること。
【解決手段】半導体素子40は、一面にエミッタ電極42およびパッド44を有し、裏面にコレクタ電極43を有する。配線部材50は、導電スペーサ70を介してエミッタ電極42に接続されている。配線部材60は、コレクタ電極43に接続されている。パッド44は、ボンディングワイヤ90を介して信号端子83に接続されている。導電スペーサ70は、半導体素子40との対向面70bの一部に設けられた凹部71を有する。凹部71は、側面70c、70d、70e、70fのうち、エミッタ電極42とパッド44との並び方向においてパッド44と対向する部分を除く部分に開口している。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
一面（４１ａ）に第１主電極（４２）および信号用のパッド（４４）を有し、前記一面とは板厚方向において反対の裏面（４１ｂ）に第２主電極（４３）を有する半導体素子（４０）と、
前記第１主電極に電気的に接続された第１配線部材（５０）と、
前記板厚方向において前記第１配線部材との間に前記半導体素子を挟むように配置され、前記第２主電極に電気的に接続された第２配線部材（６０）と、
ボンディングワイヤ（１００）を介して、前記パッドに電気的に接続された信号端子（８３）と、
前記半導体素子と前記第１配線部材との間に介在する導電スペーサ（７０）と、
前記第２配線部材と前記第２主電極との間、前記第１主電極と前記導電スペーサとの間、前記導電スペーサと前記第１配線部材との間にそれぞれ配置されたはんだ（９１、９２、９３）と、
を備え、
前記導電スペーサは、前記半導体素子との対向面（７０ｂ）の一部に設けられ、前記対向面に連なる側面のうち、前記第１主電極と前記パッドとの並び方向において前記パッドと対向する部分を除く部分に開口する凹部（７１）を有する、半導体装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記導電スペーサは、前記板厚方向からの平面視において矩形状をなしており、前記側面として、前記並び方向において前記パッドに対向する部分を含む第１側面（７０ｄ）と、第１側面とは反対の第２側面（７０ｃ）と、前記第１側面と前記第２側面に連なる第３側面（７０ｅ）と、前記第３側面とは反対の第４側面（７０ｆ）と、を有し、
前記凹部は、前記第２側面、前記第３側面、および前記第４側面の少なくともひとつに開口している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記凹部は、前記第２側面に開口している、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記凹部は、前記第２側面、前記第３側面、および前記第４側面に開口し、
前記第２側面における開口面積が、前記第３側面における開口面積および前記第４側面における開口面積のそれぞれよりも大きい、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記凹部は、前記第２側面、前記第３側面、および前記第４側面にわたって連続的に開口している、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記凹部は、前記並び方向において前記第１側面から離れた位置で、前記第３側面および前記第４側面に開口している、請求項４または請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記凹部は、前記第３側面および前記第４側面の少なくともひとつに開口している、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記凹部は、前記第１側面のうち、前記並び方向において前記パッドと対向する部分を除く部分に開口している、請求項２～７いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
一面（４１ａ）に第１主電極（４２）および信号用のパッド（４４）を有し、前記一面とは板厚方向において反対の裏面（４１ｂ）に第２主電極（４３）を有する半導体素子（４０）、第１配線部材（５０）、第２配線部材（６０）、信号端子（８３）、および導電スペーサ（７０）を準備することと、
前記第２配線部材と前記第２主電極との間、前記第１主電極と前記導電スペーサとの間、および前記導電スペーサにおける前記第１主電極とは反対側の面のそれぞれに溶融状態のはんだ（９１、９２、９３）を配置し、前記第２配線部材、前記半導体素子、および前記導電スペーサが前記板厚方向に積層された接続体（１００）を形成することと、
前記接続体をなす前記半導体素子の前記パッドと前記信号端子とを、ボンディングワイヤ（９０）により接続することと、
前記ボンディングワイヤの接続後、前記第１配線部材と前記接続体とを積層配置してリフローを行うことで、前記導電スペーサと前記第１配線部材とを接続することと、
を備え、
前記半導体素子との対向面（７０ｂ）の一部に設けられ、前記対向面に連なる側面のうち、前記第１主電極と前記パッドとの並び方向において前記パッドと対向する部分を除く部分に開口する凹部（７１）を備えた前記導電スペーサを準備する、半導体装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、半導体装置およびその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、両面放熱構造の半導体装置を開示している。半導体素子は、一面にエミッタ電極およびパッドを有し、裏面にコレクタ電極を有している。エミッタ電極には第１ヒートシンクが電気的に接続され、コレクタ電極には第２ヒートシンクが電気的に接続されている。これらヒートシンクは、間に半導体素子を挟むように配置されている。パッドには、ボンディングワイヤを介して信号端子が接続されている。ボンディングワイヤと第１ヒートシンクとの接触を避けるために、半導体素子と第１ヒートシンクとの間に、導電スペーサ（ターミナル）が介在している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－１９７７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
導電スペーサを備える場合、はんだは、エミッタ電極と導電スペーサとの間、導電スペーサと第１ヒートシンクとの間にそれぞれ配置される。はんだは、導電スペーサおよび第１ヒートシンクに較べて熱伝導率が低い。二層のはんだを備える、半導体素子から第１ヒートシンクへの伝熱経路では、はんだを制御して放熱性を高めることが重要である。
【０００５】
導電スペーサを備える半導体装置は、接続体の形成、ワイヤ接続、リフローを経て形成される。まず第２ヒートシンク、半導体素子、および導電スペーサの接続体を形成する。次いで、信号端子と半導体素子のパッドとを、ボンディングワイヤにより接続する。そして、リフローを行って、導電スペーサと第１ヒートシンクとを接続する。
【０００６】
リフローにより、導電スペーサとエミッタ電極との間のはんだ（素子上はんだ）も溶融する。このため、素子上はんだの量が多いと、溶融した素子上はんだがその上方に位置する他の要素の重みなどによって押されて導電スペーサとエミッタ電極との対向面間から溢れ、溢れたはんだがパッドやボンディングワイヤに接触する虞がある。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、半導体装置にはさらなる改良が求められている。
【０００７】
本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、はんだがパッドやボンディングワイヤに接触するのを抑制しつつ放熱性を向上できる半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ここに開示された半導体装置は、
一面（４１ａ）に第１主電極（４２）および信号用のパッド（４４）を有し、一面とは板厚方向において反対の裏面（４１ｂ）に第２主電極（４３）を有する半導体素子（４０）と、
第１主電極に電気的に接続された第１配線部材（５０）と、
板厚方向において第１配線部材との間に半導体素子を挟むように配置され、第２主電極に電気的に接続された第２配線部材（６０）と、
ボンディングワイヤ（９０）を介して、パッドに電気的に接続された信号端子（８３）と、
半導体素子と第１配線部材との間に介在する導電スペーサ（７０）と、
第２配線部材と第２主電極との間、第１主電極と導電スペーサとの間、導電スペーサと第１配線部材との間にそれぞれ配置されたはんだ（９１、９２、９３）と、
を備え、
導電スペーサは、半導体素子との対向面（７０ｂ）の一部に設けられ、対向面に連なる側面のうち、第１主電極とパッドとの並び方向においてパッドと対向する部分を除く部分に開口する凹部（７１）を有する。
【０００９】
開示の半導体装置によれば、第１主電極と導電スペーサとの間に配置されるはんだの量が多い場合に、溶融したはんだを凹部に収容することができる。凹部は、導電スペーサの側面のうち、パッドと対向する部分を除く部分に開口している。これにより、はんだがパッドやボンディングワイヤに接触するのを抑制することができる。また、側面の全周に開口する構成に較べて放熱性を向上することができる。以上より、はんだがパッドやボンディングワイヤに接触するのを抑制しつつ、放熱性を向上することができる。
【００１０】
ここに開示された半導体装置の製造方法は、
一面（４１ａ）に第１主電極（４２）および信号用のパッド（４４）を有し、一面とは板厚方向において反対の裏面（４１ｂ）に第２主電極（４３）を有する半導体素子（４０）、第１配線部材（５０）、第２配線部材（６０）、信号端子（８３）、および導電スペーサ（７０）を準備することと、
第２配線部材と第２主電極との間、第１主電極と導電スペーサとの間、および導電スペーサにおける第１主電極とは反対側の面のそれぞれに溶融状態のはんだ（９１、９２、９３）を配置し、第２配線部材、半導体素子、および導電スペーサが板厚方向に積層された接続体（１００）を形成することと、
接続体をなす半導体素子のパッドと信号端子とを、ボンディングワイヤ（９０）により接続することと、
ボンディングワイヤの接続後、第１配線部材と接続体とを積層配置してリフローを行うことで、導電スペーサと第１配線部材とを接続することと、
を備え、
半導体素子との対向面（７０ｂ）の一部に設けられ、対向面に連なる側面のうち、第１主電極とパッドとの並び方向においてパッドと対向する部分を除く部分に開口する凹部（７１）を備えた導電スペーサを準備する。
（【００１１】以降は省略されています）

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