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公開番号2024132736
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-01
出願番号2023043638
出願日2023-03-17
発明の名称半導体装置
出願人株式会社東芝,東芝デバイス&ストレージ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 21/60 20060101AFI20240920BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】配線の接続不良を抑制可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態の半導体装置は、ベース板と、ベース板の上に設けられ、第1の金属層と第2の金属層とを有する絶縁基板と、第1の金属層の上に設けられ、上部電極と、第1の金属層に接続された下部電極と、上部電極と下部電極との間の半導体層を含む半導体チップと、第1の端部と第2の端部を有し、第1の端部が上部電極に接続され、第2の端部が第2の金属層に接続されたボンディングワイヤと、絶縁基板、半導体チップ、及びボンディングワイヤを覆い、第1の樹脂を含む第1の樹脂層と、第1の端部と上部電極との接合部の少なくとも一部を覆い、第1の樹脂のよりも高いヤング率を有する第2の樹脂を含む第2の樹脂層と、第1の樹脂層の上に第1の樹脂層に接して設けられ、第1の樹脂よりも透湿度の低い第3の樹脂を含む第3の樹脂層と、絶縁基板、第1の樹脂層、及び第3の樹脂層を囲む枠体と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ベース板と、
前記ベース板の上に設けられ、表面に第１の金属層と第２の金属層とを有する絶縁基板と、
前記第１の金属層の上に設けられ、上部電極と、前記第１の金属層に接続された下部電極と、前記上部電極と前記下部電極との間に設けられた半導体層を含む半導体チップと、
第１の端部と第２の端部を有し、前記第１の端部が前記上部電極に接続され、前記第２の端部が前記第２の金属層に接続されたボンディングワイヤと、
前記絶縁基板、前記半導体チップ、及び前記ボンディングワイヤを覆い、第１の樹脂を含む第１の樹脂層と、
前記第１の端部と前記上部電極との接合部の少なくとも一部を覆い、前記第１の樹脂のヤング率よりも高いヤング率を有する第２の樹脂を含む第２の樹脂層と、
前記第１の樹脂層の上に前記第１の樹脂層に接して設けられ、前記第１の樹脂の透湿度よりも透湿度の低い第３の樹脂を含む第３の樹脂層と、
前記絶縁基板、前記第１の樹脂層、及び前記第３の樹脂層を囲む枠体と、
を備える半導体装置。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
前記第２の樹脂のヤング率は１０００ＭＰａ以上である、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２の樹脂のガラス転移温度は２５０℃以上である、請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第３の樹脂の伸び率は、前記第１の樹脂の伸び率以上である、請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ベース板と前記枠体との間に設けられ、前記ベース板と前記枠体とを接着し、第４の樹脂を含む第４の樹脂層と、
前記第１の樹脂層と前記第４の樹脂層との間に設けられ、前記第１の樹脂の透湿度及び前記第４の樹脂の透湿度よりも透湿度の低い第５の樹脂を含む第５の樹脂層と、
を更に備える、請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第５の樹脂層は、前記第１の樹脂層及び前記第４の樹脂層に接する、請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第５の樹脂層は、前記枠体と前記第１の樹脂層との間に設けられ、
前記第５の樹脂層は、前記絶縁基板の少なくとも一部を覆う、請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第５の樹脂層は、前記半導体チップの少なくとも一部を覆う、請求項７記載の半導体装置。
【請求項９】
前記ベース板と前記枠体との間に設けられ、前記ベース板と前記枠体とを接着し、第４の樹脂を含む第４の樹脂層と、
前記枠体及び前記ベース板に接し、前記第１の樹脂の透湿度及び前記第４の樹脂の透湿度よりも透湿度の低い第５の樹脂を含む第５の樹脂層と、
を更に備え、
前記第１の樹脂層と前記第５の樹脂層との間に、前記第４の樹脂層が設けられる、請求項１記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第４の樹脂層は、前記第１の樹脂層と前記第５の樹脂層に接する、請求項９記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
パワー半導体モジュールでは、例えば、ベース板の上に、絶縁基板を間に挟んでパワー半導体チップが実装される。パワー半導体チップは、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、又は、ダイオードである。
【０００３】
例えば、パワー半導体モジュールのオン動作とオフ動作の繰り返しにより、パワー半導体チップの温度変化が繰り返される。温度変化が繰り返されることにより、例えば、半導体チップとボンディングワイヤの接合部（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）が熱応力によって剥離し、接続不良となる場合がある。したがって、パワー半導体チップの温度変化が繰り返される場合であっても、半導体チップとボンディングワイヤの接合部の剥離を抑制し、パワー半導体モジュールの高い信頼性を実現することが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１７／１４５６６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、配線の接続不良を抑制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】
本発明の一態様の半導体装置は、前記ベース板の上に設けられ、表面に第１の金属層と第２の金属層とを有する絶縁基板と、前記第１の金属層の上に設けられ、上部電極と、前記第１の金属層に接続された下部電極と、前記上部電極と前記下部電極との間に設けられた半導体層を含む半導体チップと、第１の端部と第２の端部を有し、前記第１の端部が前記上部電極に接続され、前記第２の端部が前記第２の金属層に接続されたボンディングワイヤと、前記絶縁基板、前記半導体チップ、及び前記ボンディングワイヤを覆い、第１の樹脂を含む第１の樹脂層と、前記第１の端部と前記上部電極との接合部の少なくとも一部を覆い、前記第１の樹脂のヤング率よりも高いヤング率を有する第２の樹脂を含む第２の樹脂層と、前記第１の樹脂層の上に前記第１の樹脂層に接して設けられ、前記第１の樹脂の透湿度よりも透湿度の低い第３の樹脂を含む第３の樹脂層と、前記絶縁基板、前記第１の樹脂層、及び前記第３の樹脂層を囲む枠体と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第１の実施形態の半導体装置の模式図。
第１の実施形態の半導体装置の拡大模式断面図。
第１の実施形態の変形例の半導体装置の拡大模式断面図。
第２の実施形態の半導体装置の模式断面図。
第２の実施形態の半導体装置の拡大模式断面図。
第２の実施形態の変形例の半導体装置の模式断面図。
第３の実施形態の半導体装置の模式断面図。
第３の実施形態の半導体装置の拡大模式断面図。
第３の実施形態の変形例の半導体装置の模式断面図。
第３の実施形態の変形例の半導体装置の拡大模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書中、同一又は類似する部材については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
【０００９】
本明細書中、部品等の位置関係を示すために、図面の上方向を「上」、図面の下方向を「下」と記述する場合がある。本明細書中、「上」、「下」の概念は、必ずしも重力の向きとの関係を示す用語ではない。
【００１０】
実施形態の半導体装置を構成する樹脂の種類は、例えば、フーリエ変換赤外分光法（ＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍＩｎｆｒａｒｅｄＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ法：ＦＴ－ＩＲ法）又は熱分解ガスクロマトグラフィー質量分析法（Ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ－ＧａｓＣｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ／ＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ法）により特定することが可能である。また、実施形態の半導体装置を構成する樹脂の「ヤング率」、「透湿度」、「伸び率」などの物性値は、樹脂の種類を特定することで、特定できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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