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公開番号2024177306
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-19
出願番号2024172788,2021117976
出願日2024-10-01,2021-07-16
発明の名称半導体装置
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人
主分類H01L 21/60 20060101AFI20241212BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】信頼性の高い半導体装置を提供すること
【解決手段】半導体素子は、一面にソース電極を有し、裏面にドレイン電極を有する。半導体素子は、一面においてソース電極とは異なる位置に配置されたパッド44を有する。パッド44には、ボンディングワイヤ90が接続される。封止体30は、半導体素子やボンディングワイヤ90などを封止する。パッド44は、保護膜45の開口部451から露出する露出面441を有する。露出面441は、ボンディングワイヤ90が接続される接続領域441aと、接続領域441aの周辺領域441bを有する。周辺領域441bは、接続領域441aの面に対する相対的な角度が90度以下の面を含む。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
半導体基板（４１）と、前記半導体基板の一面上に配置された第１主電極（４２）と、前記半導体基板において前記一面とは板厚方向において反対の裏面上に配置された第２主電極（４３）と、前記一面上において前記第１主電極とは異なる位置に配置された信号用の電極であるパッド（４４）と、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、７０）と、
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、
前記パッドに接続されたボンディングワイヤ（９０）と、
前記第１配線部材および前記第２配線部材それぞれの少なくとも一部と、前記半導体素子と、前記ボンディングワイヤを封止する封止体（３０）と、を備え、
前記半導体素子は、前記一面上に配置され、開口部（４５１）が形成された保護膜（４５）を有し、
前記パッドは、前記開口部から露出する露出面（４４１）を有し、
前記露出面は、前記ボンディングワイヤが接続される接続領域（４４１ａ）と、前記接続領域の周辺領域（４４１ｂ）と、を有し、
前記周辺領域は、前記接続領域の面に対する相対的な角度が９０度以下の面を含み、
前記保護膜は、前記板厚方向の平面視において、前記第１主電極と前記パッドとの間に、凸部（４５５）および／または凹部（４５６）を有する、半導体装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記パッドは、下地層（４４ａ）と、前記下地層上に積層配置され、前記露出面の少なくとも一部を提供する上地層（４４ｂ）と、前記上地層を貫通する溝（４４５）と、を有する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
半導体基板（４１）と、前記半導体基板の一面上に配置された第１主電極（４２）と、前記半導体基板において前記一面とは板厚方向において反対の裏面上に配置された第２主電極（４３）と、前記一面上において前記第１主電極とは異なる位置に配置された信号用の電極であるパッド（４４）と、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、７０）と、
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、
前記パッドに接続されたボンディングワイヤ（９０）と、
前記第１配線部材および前記第２配線部材それぞれの少なくとも一部と、前記半導体素子と、前記ボンディングワイヤを封止する封止体（３０）と、を備え、
前記半導体素子は、前記一面上に配置され、開口部（４５１）が形成された保護膜（４５）を有し、
前記パッドは、前記開口部から露出する露出面（４４１）を有し、
前記露出面は、前記ボンディングワイヤが接続される接続領域（４４１ａ）と、前記接続領域の周辺領域（４４１ｂ）と、を有し、
前記周辺領域は、前記接続領域の面に対する相対的な角度が９０度以下の面を含み、
前記パッドは、下地層（４４ａ）と、前記下地層上に積層配置され、前記露出面の少なくとも一部を提供する上地層（４４ｂ）と、前記上地層を貫通する溝（４４５）と、を有する、半導体装置。
【請求項４】
前記パッドは、前記保護膜における前記開口部の周縁（４５３）に対して突出する凸部（４４２）を有し、
前記凸部の上面（４４２ａ）が前記接続領域を提供し、前記凸部の側面（４４２ｂ）が前記周辺領域を提供する、請求項１～３いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記側面において前記凸部の下端から所定の範囲の部分は、前記保護膜の前記開口部の周縁に対する相対的な角度が９０度以下である、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記パッドは、前記開口部内において設けられた凹部（４４３）を有し、
前記凹部の底面（４４３ｃ）が前記接続領域を提供し、前記凹部の側面（４４３ｂ）と前記側面に連なる上面（４４３ａ）が前記周辺領域を提供する、請求項１～３いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
半導体基板（４１）と、前記半導体基板の一面上に配置された第１主電極（４２）と、前記半導体基板において前記一面とは板厚方向において反対の裏面上に配置された第２主電極（４３）と、前記一面上において前記第１主電極とは異なる位置に配置された信号用の電極であるパッド（４４）と、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、７０）と、
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、
前記パッドに接続されたボンディングワイヤ（９０）と、
前記第１配線部材および前記第２配線部材それぞれの少なくとも一部と、前記半導体素子と、前記ボンディングワイヤを封止する封止体（３０）と、を備え、
前記半導体素子は、前記一面上に配置され、開口部（４５１）が形成された保護膜（４５）を有し、
前記パッドは、前記開口部から露出する露出面（４４１）を有し、
前記露出面は、前記ボンディングワイヤが接続される接続領域（４４１ａ）と、前記接続領域の周辺領域（４４１ｂ）と、を有し、
前記周辺領域は、前記接続領域の面に対する相対的な角度が９０度以下の面を含み、
前記パッドは、前記開口部内において設けられた凹部（４４３）を有し、
前記凹部の底面（４４３ｃ）が前記接続領域を提供し、前記凹部の側面（４４３ｂ）と前記側面に連なる上面（４４３ａ）が前記周辺領域を提供する、半導体装置。

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、半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、半導体素子を備えた半導体装置を開示している。半導体素子は、一面に第１主電極およびパッドを有し、裏面に第２主電極を有している。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２００７－２７１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パッドにおいて保護膜から露出する部分には、ボンディングワイヤが接続されている。半導体素子やボンディングワイヤは、封止体により封止されている。このような構成においては、パワーサイクルや冷熱サイクル等の熱応力により、たとえば封止体と保護膜との界面で剥離が生じる虞がある。剥離が、パッドとボンディングワイヤとの接続部に進展すると、接続信頼性が低下する。また、熱応力によりパッドとボンディングワイヤとの接続部にクラックが生じる虞がある。クラックを起点とする封止体の剥離が、たとえばパッドと同一面に設けられた主電極に向けて進展すると、主電極の接続信頼性が低下する。剥離が、たとえば半導体素子の端面まで進展すると、絶縁信頼性が低下する。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。
【０００５】
本開示はこのような課題に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い半導体装置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】
【０００６】
ここに開示された半導体装置は、
半導体基板（４１）と、半導体基板の一面上に配置された第１主電極（４２）と、半導体基板において一面とは板厚方向において反対の裏面上に配置された第２主電極（４３）と、一面上において第１主電極とは異なる位置に配置された信号用の電極であるパッド（４４）と、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、７０）と、
第２主電極に電気的に接続された第２配線部材（６０）と、
パッドに接続されたボンディングワイヤ（９０）と、
第１配線部材および第２配線部材それぞれの少なくとも一部と、半導体素子と、ボンディングワイヤを封止する封止体（３０）と、を備え、
半導体素子は、一面上に配置され、開口部（４５１）が形成された保護膜（４５）を有し、
パッドは、開口部から露出する露出面（４４１）を有し、
露出面は、ボンディングワイヤが接続される接続領域（４４１ａ）と、接続領域の周辺領域（４４１ｂ）と、を有し、
周辺領域は、接続領域の面に対する相対的な角度が９０度以下の面を含む。
開示のひとつにおいて、保護膜は、板厚方向の平面視において、第１主電極とパッドとの間に、凸部（４５５）および／または凹部（４５６）を有する。
開示の他のひとつにおいて、パッドは、下地層（４４ａ）と、下地層上に積層配置され、露出面の少なくとも一部を提供する上地層（４４ｂ）と、上地層を貫通する溝（４４５）と、を有する。
開示の他のひとつにおいて、パッドは、開口部内において設けられた凹部（４４３）を有し、
凹部の底面（４４３ｃ）が接続領域を提供し、凹部の側面（４４３ｂ）と側面に連なる上面（４４３ａ）が周辺領域を提供する。
【０００７】
開示の半導体装置によると、パッドの露出面において、周辺領域の少なくとも一部の面と、接続領域の面との相対的な角度が９０度以下である。このため、露出面において、周辺領域と接続領域との間で封止体の剥離が進展し難い。以上より、信頼性が高い半導体装置を提供することができる。
【０００８】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態に係る半導体装置が適用される車両の駆動システムの概略構成を示す図である。
第１実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。
図２のIII-III線に沿う断面図である。
半導体素子を示す平面図である。
図４のV-V線に沿う断面図である。
図５の領域VIを拡大した図である。
変形例を示す断面図である。
変形例を示す断面図である。
第２実施形態に係る半導体装置において、半導体素子のパッド周辺を示す断面図である。
図９の領域Xを拡大した図である。
変形例を示す断面図である。
第３実施形態に係る半導体装置において、ソース電極とパッドとの間の保護膜周辺を示す断面図である。
変形例を示す断面図である。
第４実施形態に係る半導体装置において、半導体素子のパッド周辺を示す断面図である。
パッドを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて複数の実施形態を説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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