特許ウォッチ

公開番号2025009832
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2024070077
出願日2024-04-23
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 25/07 20060101AFI20250109BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】信号線のリークを抑制できる半導体装置を提供すること。
【解決手段】半導体装置は、半導体素子30Lと、金属板材であるクリップ50Lと、はんだ81を備えている。半導体素子30Lは、ソース電極32、信号線であるゲート配線36、および絶縁膜35を有する。ゲート配線36は、半導体基板34の一面上の素子領域と重なる位置であってソース電極32とは異なる位置に配置されている。絶縁膜35の素子上部354は、ゲート配線36を覆い、平面視においてソース電極32に挟まれている。クリップ50Lは、ソース電極32との接合部51を有している。はんだ81は、ソース電極32と接合部51との間に介在している。接合部51は、ゲート配線36を避けて設けられている。
【選択図】図23
特許請求の範囲【請求項１】
素子領域（３４１）を有する半導体基板（３４）と、前記半導体基板の一面上において前記素子領域と重なる位置に配置された主電極（３２）と、前記一面上の前記素子領域と重なる位置であって前記主電極とは異なる位置に配置された信号線（３６）と、前記信号線を覆い、前記半導体基板の板厚方向の平面視において前記主電極に挟まれた絶縁膜（３５４，３５）と、を有する少なくともひとつの半導体素子（３０）と、
前記主電極との接合部（５１）を有する金属板材（５０，５０Ｈ，５０Ｌ）と、
前記主電極と前記接合部との間に介在し、前記主電極と前記金属板材とを接合するはんだ（８１）と、
を備え、
前記接合部は、前記信号線を避けて設けられている、半導体装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記金属板材は、共通の前記半導体素子に対する前記接合部を複数有している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
共通の前記半導体素子に対する前記接合部は、複数に分岐している、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記金属板材は、前記一面に対して前記接合部よりも離れた位置で、隣り合う前記接合部に連なる架橋部（５６）を有する、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属板材は、前記接合部である複数の第１接合部と、前記第１接合部とは別の第２接合部（５２）と、を有する、請求項１～４いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
絶縁基材（４１）と、前記絶縁基材に配置された配線（４２２，４２３）と、を有する基板（４０）を備え、
前記半導体素子は、前記基板における前記配線の形成面に配置され、
前記第２接合部は、前記配線に接続されている、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体素子は、前記主電極である第１主電極と、前記一面とは反対の裏面に設けられた第２主電極（３１）と、を有し、
金属部材（４２１，４２３）と、
前記第２主電極と前記金属部材との間に介在し、前記第２主電極と前記金属部材とを接合する焼結部材（８２）を備える、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体素子は、前記一面に設けられ、前記信号線に電気的に接続されたパッド（３３）を有し、
信号端子（６２）と、
前記パッドと前記信号端子とを電気的に接続するボンディングワイヤ（８０）と、前記半導体素子、前記金属板材、前記信号端子の一部、および前記ボンディングワイヤを封止するゲル（９１）と、を備え、
前記金属板材は、前記第１接合部と前記第２接合部とをつなぐ部分に設けられた貫通孔（５５）を有する、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記半導体素子および前記金属板材を封止する封止体（９０）を備え、
前記金属板材は、前記第１接合部と前記第２接合部とをつなぐ部分に、前記第１接合部と前記第２接合部との並び方向に対して傾斜する形状を有する、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体素子は複数備えられ、
複数の前記第１接合部のうちの１つは、複数の前記半導体素子のうちの１つに接合され、
複数の前記第１接合部のうちの他の１つは、複数の前記半導体素子のうちの他の１つに接合されている、請求項５に記載の半導体装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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 3,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、半導体素子と、半導体素子の主電極にはんだ接合された金属板材を備える半導体装置を開示している。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２０２２－１３０７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されているように、半導体基板の素子領域上には、ゲートライナーなどの信号線が配置され得る。信号線は、絶縁膜によって覆われ、主電極から絶縁分離されている。特許文献１の構成では、絶縁膜の傷などにはんだが流入し、信号線のリーク、たとえばゲートリークを生じる虞がある。上記した観点において、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】
開示されるひとつの目的は、信号線のリークを抑制できる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】
開示のひとつの態様は、半導体装置であって、
素子領域（３４１）を有する半導体基板（３４）と、半導体基板の一面上において素子領域と重なる位置に配置された主電極（３２）と、一面上の素子領域と重なる位置であって主電極とは異なる位置に配置された信号線（３６）と、信号線を覆い、半導体基板の板厚方向の平面視において主電極に挟まれた絶縁膜（３５４，３５）と、を有する少なくともひとつの半導体素子（３０）と、
主電極との接合部（５１）を有する金属板材（５０，５０Ｈ，５０Ｌ）と、
主電極と接合部との間に介在し、主電極と金属板材とを接合するはんだ（８１）と、
を備え、
接合部は、信号線を避けて設けられている。
【０００７】
開示の半導体装置によれば、金属板材の接合部が、信号線を避けて設けられている。これにより、信号線を覆う絶縁膜の傷に、はんだが流入するのを抑制することができる。よって、信号線のリークを抑制することができる。
【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電力変換装置の回路構成を示す図である。
半導体モジュールの一例を示す斜視図である。
半導体モジュールの平面図である。
図３のIV-IV線に沿う断面図である。
半導体装置の一例を示す平面図である。
基板の配線パターンを示す平面図である。
図５のVII-VII線に沿う断面図である。
コンデンサと基板との接続構造の別例を示す断面図である。
コンデンサと基板との接続構造の別例を示す断面図である。
コンデンサと基板との接続構造の別例を示す断面図である。
検証モデルを示す回路図である。
検証結果を示す図である。
温度分布を示す図である。
スナバ回路による通電経路の配置を示す図である。
変形例を示す平面図である。
変形例を示す平面図である。
変形例を示す平面図である。
第２実施形態に係る半導体装置において、半導体素子を示す平面図である。
図１８のXIX-XIX線に沿う断面図である。
半導体装置、および半導体モジュールの部分断面図である。
クリップおよび半導体素子との接続構造の一例を示す平面図である。
図２１のXXII-XXII線に沿う断面図である。
クリップおよび半導体素子との接続構造の別例を示す平面図である。
クリップを示す斜視図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す断面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップおよび半導体素子との接続構造の別例を示す平面図である。
図２９のXXX-XXX線に沿う断面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
第３実施形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。
出力端子周辺を示す斜視図である。
出力端子と分岐端子の位置関係を示す図である。
出力端子と分岐端子の位置関係を示す図である。
出力端子と分岐端子の位置関係を示す図である。
出力端子と分岐端子の位置関係を示す図である。
半導体装置の別例を示す図である。
半導体装置の別例を示す図である。
第４実施形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。
上アーム側の電流経路を示す図である。
基板の一例を示す平面図である。
基板の別例を示す図である。
第５実施形態に係る半導体モジュールの一例を示す平面図である。
半導体モジュールにおいて、ハウジングを除いた状態を示す平面図である。
図５３のLV-LV線に沿う断面図である。
カラー周辺を示す断面図である。
シール材の厚みと熱抵抗との関係を示す図である。
半導体モジュールの参考例を示す断面図である。
図５３のLIX-LIX線に沿う断面図である。
半導体モジュールの別例を示す断面図である。
第６実施形態に係る半導体モジュールの一例を示す断面図である。
半導体装置の一例を示す平面図である。
図６２のLXIII-LXIII線に沿う断面図である。
半導体モジュールにおける基板の反りを示す断面図である。
半導体モジュールの別例を示す平面図である。
並列回路における発振を説明するための図である。
第７実施形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。
半導体装置により提供される上下アーム回路の等価回路図を示す図である。
半導体装置の別例を示す平面図である。
半導体装置の別例を示す平面図である。
半導体装置の別例を示す平面図である。
図７１のLXXII-LXXII線に沿う断面図である。
図７２に示す領域LXXIIIを拡大した図である。
半導体装置の別例を示す平面図である。
半導体装置の別例を示す平面図である。
半導体装置の別例を示す平面図である。
半導体装置の別例を示す平面図である。
半導体装置の別例を示す平面図である。
第８実施形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
クリップの別例を示す平面図である。
第９実施形態に係る半導体装置の一例を示す平面図である。
クリップの別例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。なお、Ａおよび／またはＢとの記載は、ＡおよびＢの少なくともひとつを意味する。つまり、Ａのみ、Ｂのみ、ＡとＢの両方、を含み得る。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許