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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023138193
(43)【公開日】2023-10-02
(54)【発明の名称】半導体装置
(51)【国際特許分類】
H01L 23/48 20060101AFI20230922BHJP
H01L 29/78 20060101ALI20230922BHJP
H01L 29/12 20060101ALI20230922BHJP
H01L 29/739 20060101ALI20230922BHJP
【ＦＩ】
H01L23/48 H
H01L29/78 652Q
H01L29/78 652T
H01L29/78 655A
H01L23/48 L
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022044756
(22)【出願日】2022-03-19
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】317011920
【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100119035
【弁理士】
【氏名又は名称】池上 徹真
(74)【代理人】
【識別番号】100141036
【弁理士】
【氏名又は名称】須藤 章
(74)【代理人】
【識別番号】100178984
【弁理士】
【氏名又は名称】高下 雅弘
(72)【発明者】
【氏名】川城 史義
(57)【要約】 （修正有）
【課題】安全動作領域が広く信頼性の高い半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置１００は、第１ベッド部３と、第１アウターリード６と、を有するリードフレームと、半導体チップ１０と、リードフレームの第１上面４と半導体チップ１０を接合し、制御電極１６の下の第１接合材部分７０ａの第１膜厚ｔ１が、第１接合材部分７０ａの下の第１ベッド部３の第１部分３ａと第１アウターリード６の間に設けられた第１ベッド部３の第２部分３ｂの上の第２接合材部分７０ｂの第２膜厚ｔ２より薄い第１接合材７０と、電極１４の上に設けられた第１端部５１ａと、第２上面５７の上に設けられた第２端部５１ｂと、を有する第１コネクタ５０と、電極１４と第１端部５１ａの間に設けられ、電極１４と第１端部５１ａを接合する第２接合材２０と、第２上面５７と第２端部５１ｂの間に設けられ、第１コネクタ５０と第２端部５１ｂを接合する第３接合材５９と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】半導体装置１００は、第１ベッド部３と、第１アウターリード６と、を有するリードフレームと、半導体チップ１０と、リードフレームの第１上面４と半導体チップ１０を接合し、制御電極１６の下の第１接合材部分７０ａの第１膜厚ｔ１が、第１接合材部分７０ａの下の第１ベッド部３の第１部分３ａと第１アウターリード６の間に設けられた第１ベッド部３の第２部分３ｂの上の第２接合材部分７０ｂの第２膜厚ｔ２より薄い第１接合材７０と、電極１４の上に設けられた第１端部５１ａと、第２上面５７の上に設けられた第２端部５１ｂと、を有する第１コネクタ５０と、電極１４と第１端部５１ａの間に設けられ、電極１４と第１端部５１ａを接合する第２接合材２０と、第２上面５７と第２端部５１ｂの間に設けられ、第１コネクタ５０と第２端部５１ｂを接合する第３接合材５９と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１上面を有する第１ベッド部と、前記第１ベッド部に接続された第１アウターリードと、を有するリードフレームと、
第２上面を有する第２ベッド部と、前記第２ベッド部に接続された第２アウターリードと、を有する第１ポスト部であって、前記第１ベッド部は、前記第１アウターリードと前記第１ポスト部の間に配置されるように設けられた前記第１ポスト部と、
第３上面を有する第３ベッド部と、前記第３ベッド部に接続された第３アウターリードと、を有する第２ポスト部と、
前記第１上面の上に設けられ、
電極と、制御電極と、を有する第４上面と、
前記電極の上に設けられた第１開口部と、前記制御電極の上に設けられた第２開口部と、を有し、前記第４上面の上に設けられた絶縁膜と、
を有する半導体チップと、
前記第１上面と前記半導体チップの間に設けられ、前記第１上面と前記半導体チップを接合し、前記制御電極の下の第１接合材部分の第１膜厚は、前記第１接合材部分の下の前記第１ベッド部の第１部分と前記第１アウターリードの間に設けられた前記第１ベッド部の第２部分の上の第２接合材部分の第２膜厚より薄い第１接合材と、
前記電極の上に設けられた第１端部と、前記第２上面の上に設けられた第２端部と、を有する第１コネクタと、
前記電極と前記第１端部の間に設けられ、前記電極と前記第１端部を接合する第２接合材と、
前記第２上面と前記第２端部の間に設けられ、前記制御電極と前記第２端部を接合する第３接合材と、
を備える半導体装置。
第２上面を有する第２ベッド部と、前記第２ベッド部に接続された第２アウターリードと、を有する第１ポスト部であって、前記第１ベッド部は、前記第１アウターリードと前記第１ポスト部の間に配置されるように設けられた前記第１ポスト部と、
第３上面を有する第３ベッド部と、前記第３ベッド部に接続された第３アウターリードと、を有する第２ポスト部と、
前記第１上面の上に設けられ、
電極と、制御電極と、を有する第４上面と、
前記電極の上に設けられた第１開口部と、前記制御電極の上に設けられた第２開口部と、を有し、前記第４上面の上に設けられた絶縁膜と、
を有する半導体チップと、
前記第１上面と前記半導体チップの間に設けられ、前記第１上面と前記半導体チップを接合し、前記制御電極の下の第１接合材部分の第１膜厚は、前記第１接合材部分の下の前記第１ベッド部の第１部分と前記第１アウターリードの間に設けられた前記第１ベッド部の第２部分の上の第２接合材部分の第２膜厚より薄い第１接合材と、
前記電極の上に設けられた第１端部と、前記第２上面の上に設けられた第２端部と、を有する第１コネクタと、
前記電極と前記第１端部の間に設けられ、前記電極と前記第１端部を接合する第２接合材と、
前記第２上面と前記第２端部の間に設けられ、前記制御電極と前記第２端部を接合する第３接合材と、
を備える半導体装置。
【請求項2】
前記第２膜厚と前記第１膜厚の差は１５μｍ以上である、
請求項１記載の半導体装置。
請求項１記載の半導体装置。
【請求項3】
前記第２開口部の下、及び前記第２開口部から１ｍｍ以内の距離の範囲の下に設けられた前記第１接合材は、最大径１５μｍ以上のボイドを含まない、
請求項１又は請求項２記載の半導体装置。
請求項１又は請求項２記載の半導体装置。
【請求項4】
前記第２接合材に接合された前記第１端部の接合部の下の前記第１接合材は、最大径１５μｍ以上のボイドを含む、
請求項１又は請求項２記載の半導体装置。
請求項１又は請求項２記載の半導体装置。
【請求項5】
前記第２接合材に接合された前記第１端部の前記接合部の面積は、前記第４上面の面積の８０％以上である、
請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の半導体装置。
請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項6】
上方から見た場合に、前記第２接合材に接合された前記第１端部の前記接合部の面積は、前記第４上面の面積の５０％以上７０％以下であり、
上方から見た場合に、前記第２接合材に接合された前記第１端部の前記接合部の中心は、前記第１開口部の中心と前記第１ポスト部の間に配置されている、
請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の半導体装置。
上方から見た場合に、前記第２接合材に接合された前記第１端部の前記接合部の中心は、前記第１開口部の中心と前記第１ポスト部の間に配置されている、
請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項7】
前記第１コネクタの重心と前記第１端部の先端の距離は、前記第１コネクタの前記重心と前記第２端部の先端の距離より長い、
請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の半導体装置。
請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項8】
前記第１コネクタは、
前記第２端部を含み、第１方向に延伸する第３コネクタと、
前記第３コネクタに接続され、前記第１方向と９０度未満の角度で交差する第２方向に延伸する第４コネクタと、
を有する請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の半導体装置。
前記第２端部を含み、第１方向に延伸する第３コネクタと、
前記第３コネクタに接続され、前記第１方向と９０度未満の角度で交差する第２方向に延伸する第４コネクタと、
を有する請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の半導体装置。
【請求項9】
前記第１端部は、前記第２接合材に接する第５コネクタと、前記第２接合材に接し前記第２端部との距離がより短い第６コネクタと、を有し、
前記第１上面に垂直な方向における前記第５コネクタの厚みは、前記第１上面に垂直な方向における前記第６コネクタの厚みより薄い、
請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の半導体装置。
前記第１上面に垂直な方向における前記第５コネクタの厚みは、前記第１上面に垂直な方向における前記第６コネクタの厚みより薄い、
請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の半導体装置。
【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。
【背景技術】
【0002】
ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの半導体チップを有する半導体装置は、電力変換等の用途に用いられる。例えば、上述の半導体装置が縦型のＭＯＳＦＥＴである場合、半導体チップの上面に設けられたソース電極は、例えばＭＯＳＦＥＴの上に設けられたコネクタと接続されている。ＭＯＳＦＥＴの両面は、はんだを介してコネクタやリードと接合するが、はんだ中にボイドを含むことでＭＯＳＦＥＴの放熱性が低下し、安全動作領域が狭まり、熱暴走に弱い構造となる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－０１２０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、安全動作領域が広く信頼性の高い半導体装置を提供することである。
【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上面を有する第１ベッド部と、第１ベッド部に接続された第１アウターリードと、を有するリードフレームと、第２上面を有する第２ベッド部と、第２ベッド部に接続された第２アウターリードと、を有する第１ポスト部であって、第１ベッド部は、第１アウターリードと第１ポスト部の間に配置されるように設けられた第１ポスト部と、第３上面を有する第３ベッド部と、第３ベッド部に接続された第３アウターリードと、を有する第２ポスト部と、第１上面の上に設けられ、電極と、制御電極と、を有する第４上面と、電極の上に設けられた第１開口部と、制御電極の上に設けられた第２開口部と、を有し、第４上面の上に設けられた絶縁膜と、を有する半導体チップと、第１上面と半導体チップの間に設けられ、第１上面と半導体チップを接合し、制御電極の下の第１接合材部分の第１膜厚は、第１接合材部分の下の第１ベッド部の第１部分と第１アウターリードの間に設けられた第１ベッド部の第２部分の上の第２接合材部分の第２膜厚より薄い第１接合材と、電極の上に設けられた第１端部と、第２上面の上に設けられた第２端部と、を有する第１コネクタと、電極と第１端部の間に設けられ、電極と第１端部を接合する第２接合材と、第２上面と第２端部の間に設けられ、制御電極と第２端部を接合する第３接合材と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】第１実施形態の半導体装置の模式上面図である。
【図2】第１実施形態の半導体装置の要部の模式断面図である。
【図3】第１実施形態の半導体装置の要部の模式断面図である。
【図4】第１実施形態の半導体装置の作用効果を説明する模式断面図である。
【図5】第２実施形態の半導体装置の要部の模式断面図である。
【図6】第２実施形態の半導体装置の要部の模式上面図である。
【図7】第３実施形態の半導体装置に用いられる第１コネクタの模式断面図である。
【図8】第４実施形態の半導体装置の模式断面図である。
【図9】第５実施形態の半導体装置の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一の部材等には同一の符号を付し、一度説明した部材等については適宜その説明を省略する。
【0008】
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。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。
【0009】
（第１実施形態）
本実施形態の半導体装置は、第１上面を有する第１ベッド部と、第１ベッド部に接続された第１アウターリードと、を有するリードフレームと、第２上面を有する第２ベッド部と、第２ベッド部に接続された第２アウターリードと、を有する第１ポスト部であって、第１ベッド部は、第１アウターリードと第１ポスト部の間に配置されるように設けられた第１ポスト部と、第３上面を有する第３ベッド部と、第３ベッド部に接続された第３アウターリードと、を有する第２ポスト部と、第１上面の上に設けられ、電極と、制御電極と、を有する第４上面と、電極の上に設けられた第１開口部と、制御電極の上に設けられた第２開口部と、を有し、第４上面の上に設けられた絶縁膜と、を有する半導体チップと、第１上面と半導体チップの間に設けられ、第１上面と半導体チップを接合し、制御電極の下の第１接合材部分の第１膜厚は、第１接合材部分の下の第１ベッド部の第１部分と第１アウターリードの間に設けられた第１ベッド部の第２部分の上の第２接合材部分の第２膜厚より薄い第１接合材と、電極の上に設けられた第１端部と、第２上面の上に設けられた第２端部と、を有する第１コネクタと、電極と第１端部の間に設けられ、電極と第１端部を接合する第２接合材と、第２上面と第２端部の間に設けられ、制御電極と第２端部を接合する第３接合材と、を備える。
本実施形態の半導体装置は、第１上面を有する第１ベッド部と、第１ベッド部に接続された第１アウターリードと、を有するリードフレームと、第２上面を有する第２ベッド部と、第２ベッド部に接続された第２アウターリードと、を有する第１ポスト部であって、第１ベッド部は、第１アウターリードと第１ポスト部の間に配置されるように設けられた第１ポスト部と、第３上面を有する第３ベッド部と、第３ベッド部に接続された第３アウターリードと、を有する第２ポスト部と、第１上面の上に設けられ、電極と、制御電極と、を有する第４上面と、電極の上に設けられた第１開口部と、制御電極の上に設けられた第２開口部と、を有し、第４上面の上に設けられた絶縁膜と、を有する半導体チップと、第１上面と半導体チップの間に設けられ、第１上面と半導体チップを接合し、制御電極の下の第１接合材部分の第１膜厚は、第１接合材部分の下の第１ベッド部の第１部分と第１アウターリードの間に設けられた第１ベッド部の第２部分の上の第２接合材部分の第２膜厚より薄い第１接合材と、電極の上に設けられた第１端部と、第２上面の上に設けられた第２端部と、を有する第１コネクタと、電極と第１端部の間に設けられ、電極と第１端部を接合する第２接合材と、第２上面と第２端部の間に設けられ、制御電極と第２端部を接合する第３接合材と、を備える。
【0010】
図１は、本実施形態の半導体装置１００の模式上面図である。図１（ａ）は、本実施形態の半導体装置１００の模式上面図である。図１（ｂ）は、本実施形態の半導体チップ１０、絶縁膜１２、第２接合材２０及び第４接合材８０を図示した模式上面図である。図２は、本実施形態の半導体装置１００の要部の模式断面図である。図２（ａ）は、図１におけるＡ－Ａ’断面の模式図である。図２（ｂ）は、図１におけるＢ－Ｂ’断面の模式図である。
【0011】
【0012】
リードフレーム２は、半導体チップ１０が配置される、Ｃｕ（銅）等の導電性材料を含む部材である。リードフレーム２は、第１ベッド部３と、第１アウターリード６と、を有する。第１ベッド部３は、第１上面４を有する。第１上面４の上に、半導体チップ１０が設けられている。第１アウターリード６は第１ベッド部３に接続されている。第１アウターリード６は、半導体チップ１０と、図示しない外部回路との接続に用いられる。
【0013】
ここで、Ｘ方向と、Ｘ方向に対して垂直に交差するＹ方向と、Ｘ方向及びＹ方向に垂直に交差するＺ方向を定義する。第１上面４は、ＸＹ面に平行に配置されている。
【0014】
第１ポスト部（第１リードポスト、ソースリードポスト）５４は、第２ベッド部５８と、第２アウターリード５６と、を備える。第１ポスト部５４は、Ｃｕ等の導電性材料を含む。第２ベッド部５８は、第２上面５７を有する。ここで、第１ベッド部３は、第１アウターリード６と第１ポスト部５４の間に配置されるように設けられている。第２アウターリード５６は、半導体チップ１０と、図示しない外部回路との接続に用いられる。
【0015】
第２ポスト部（第２リードポスト、ゲートリードポスト）６４は、第３ベッド部６８と、第３アウターリード６６と、を備える。第３ベッド部６８は、第３上面６７を有する。第２ポスト部６４は、Ｃｕ等の導電性材料を含む。ここで、例えば、第１ベッド部３は、第１アウターリード６と第２ポスト部６４の間に配置されるように設けられている。第３アウターリード６６は、半導体チップ１０と、図示しない外部回路との接続に用いられる。
【0016】
例えば、第２ポスト部６４は、第１ポスト部５４と隣接して設けられている。例えば、第２ポスト部６４は、第１ポスト部５４と並んで設けられている。
【0017】
半導体チップ１０は、リードフレーム２の第１上面４の上に設けられている。半導体チップ１０は、例えばＳｉ（シリコン）、ＳｉＣ（炭化珪素）、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）、又はＧａＮ（窒化ガリウム）等の半導体基板に、縦型のＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等が設けられたものである。
【0018】
半導体チップ１０は、第４上面１８を有する。第４上面１８には、電極１４及び制御電極１６が設けられている。例えば、半導体チップ１０がＭＯＳＦＥＴを有する場合、電極１４は、ＭＯＳＦＥＴのソース電極に相当する。また、半導体チップ１０がＭＯＳＦＥＴを有する場合、制御電極１６は、ＭＯＳＦＥＴのゲート電極に相当する。
【0019】
半導体チップ１０は、絶縁膜１２を有する。絶縁膜１２は、第４上面１８の上に設けられている。絶縁膜１２は、第１開口部１２ａと、第２開口部１２ｂと、を有する。第１開口部１２ａ及び第２開口部１２ｂは、それぞれ、絶縁膜１２を貫通している。第１開口部１２ａは、電極１４の上に設けられている。第２開口部１２ｂは、制御電極１６の上に設けられている。絶縁膜１２は、例えば、ポリイミド等の絶縁材料を含む。
【0020】
第１接合材７０は、第１上面４と半導体チップ１０の間に設けられている。第１接合材７０は、第１上面４と半導体チップ１０を接合している。例えば半導体チップ１０にＭＯＳＦＥＴが設けられている場合、第１接合材７０は、図示しない半導体チップ１０のドレイン電極と、第１上面４を接合している。
【0021】
制御電極１６の下における第１接合材７０の第１接合材部分７０ａの第１膜厚ｔ１は、第１接合材部分７０ａの下の第１ベッド部３の第１部分３ａと、第１アウターリード６の間に設けられた第１ベッド部３の第２部分３ｂの上の第２接合材部分７０ｂの第２膜厚ｔ２より薄い（図２（ｂ））。
【0022】
第２膜厚ｔ２と第１膜厚ｔ１の差は、１５μｍ以上であることが好ましい。なお、第２膜厚ｔ２と第１膜厚ｔ１の差は、３０μｍ以上であることがさらに好ましい。
【0023】
第１コネクタ５０は、第１端部５１ａと、第２端部５１ｂと、を有する。第１端部５１ａは、電極１４の上に設けられている。第２端部５１ｂは、第２上面５７の上に設けられている。第１コネクタ５０は、例えば、Ｃｕ等の導電性材料を含む。なお、第１コネクタ５０の表面に、例えばＦｅ、Ｃｒを含みエポキシ樹脂と共有結合してＭ－Ｏ－Ｓｉ （Ｏ－Ｓｉ間は三重結合、Ｍは金属元素）を形成する無機密着強化層やＭ－Ｏ－ポリマー結合となる有機密着強化層が施されていてもかまわない。また、Ｃｕ表面を硫酸で荒らす黒化処理などの表面粗化が施されていてもかまわない。
【0024】
第２接合材２０は、電極１４と第１端部５１ａの間に設けられている。第２接合材２０は、電極１４と第１端部５１ａを接合している。
【0025】
第３接合材５９は、第２上面５７と第２端部５１ｂの間に設けられている。第３接合材５９は、第２上面５７と第２端部５１ｂを接合している。
【0026】
第２コネクタ６０は、第３端部６１ａと、第４端部６１ｂと、を有する。第２コネクタ６０は、例えば、Ｃｕ等の導電性材料を含む。なお、第２コネクタ６０の表面に、例えばＦｅ、Ｃｒを含みエポキシ樹脂と共有結合してＭ－Ｏ－Ｓｉ （Ｏ－Ｓｉ間は三重結合、Ｍは金属元素）を形成する無機密着強化層やＭ－Ｏ－ポリマー結合となる有機密着強化層が施されていてもかまわない。また、Ｃｕ表面を硫酸で荒らす黒化処理などの表面粗化が施されていてもかまわない。第３端部６１ａは、制御電極１６の上に設けられた第４接合材８０を介して、半導体チップ１０と電気的に接続されている。
【0027】
なお、第１コネクタ５０及び第２コネクタ６０は、容易に曲げたりすることが出来ない、硬いコネクタであり、ボンディングに用いられるワイヤとは異なるものである。
【0028】
なお、第２コネクタ６０の代わりに、ワイヤが用いられていてもかまわない。
【0029】
第５接合材６９は、第３上面６７と第４端部６１ｂの間に設けられている。第５接合材６９は、第３上面６７と第４端部６１ｂを接合している。
【0030】
第２接合材２０は、第２接合材２０の内部に、ボイド２２を含んでいてもかまわない。図１（ｂ）には、ボイド２２ａ及びボイド２２ｂが示されている。ただし、第２開口部１２ｂの下、及び第２開口部１２ｂから１ｍｍ以内の距離Ｌ１に設けられた第１接合材７０は、ボイドを有しないことが好ましい。
【0031】
接合部５３は、第１端部５１ａが第２接合材２０に接合されている部分である。図１（ｂ）には、接合部５３が、破線で示されている。第２接合材２０に接合された第１端部５１ａの接合部５３の下の第１接合材７０は、最大径１５μｍ以上のボイド２２を含んでいてもかまわない。
【0032】
ボイド２２の最大径は、例えば、断面顕微鏡写真等により、測定することが可能である。
【0033】
第２接合材２０に接合された第１端部５１ａの接合部５３の面積は、第４上面１８の面積の８０％以上であることが好ましい。
【0034】
第１接合材７０、第２接合材２０、第３接合材５９、第４接合材８０及び第５接合材６９としては、例えば、Ｐｂ（鉛）及びＳｎ（スズ）を含むはんだ、Ｐｂ、Ａｇ（銀）及びＳｎ（スズ）を含むはんだ、Ｓｎ及びＳｂ（アンチモン）を含むはんだ、Ａｕ（金）及びＳｎを含むはんだ、Ａｕ及びＳｉを含むはんだ、又はＡｕ及びＧｅ（ゲルマニウム）を含むはんだ等を好ましく用いることができる。第１接合材７０、第２接合材２０、第３接合材５９、第４接合材８０及び第５接合材６９は、例えば、それぞれ、第１はんだ、第２はんだ、第３はんだ、第４はんだ及び第５はんだである。
【0035】
図３は、実施形態の半導体装置１００の要部を示す模式断面図である。図３においては、半導体装置１００のうち、第１ベッド部３、第１接合材７０及び半導体チップ１０が図示されている。半導体チップ１０は、半導体チップ１０の底面１７よりも下方に突き出ており、第４上面１８に垂直な方向の長さが１５μｍ以上であるバリを有していてもかまわない。図３及び図２（ａ）には、バリ１１ａ及びバリ１１ｂが図示されている。第４上面１８に垂直な方向におけるバリ１１ａの長さＬ１１は、１５μｍ以上であってもかまわない。第４上面１８に垂直な方向におけるバリ１１ｂの長さＬ１２は、１５μｍ以上であってもかまわない。
【0036】
図２（ｂ）には、バリ１１ｃ及びバリ１１ｄが示されている。バリ１１ｃ及びバリ１１ｄについても、バリ１１ａ及びバリ１１ｂと同様に、第１上面４に垂直な方向における長さは１５μｍ以上であってもかまわない。
【0037】
次に、本実施形態の半導体装置の作用効果を記載する。
【0038】
【0039】
図４（ａ）及び図４（ｂ）には、硬化後に第１接合材７０となる第１クリームはんだ７０ｃ、硬化後に第２接合材２０となる第２クリームはんだ２０ａ、硬化後に第３接合材５９となる第３クリームはんだ５９ａ、硬化後に第４接合材８０となる第４クリームはんだ８０ａ、及び硬化後に第５接合材６９となる第５クリームはんだ６９ａが図示されている。かかる状態で、製造途中の半導体装置を、例えば真空中で加熱してリフローを行う。このときに、クリームはんだに含まれるフラックス成分や水分等を含むボイド２２が形成される。図４（ａ）には、形成されたボイド２２として、ボイド２２ｃが図示されている。図４（ｂ）には、形成されたボイド２２として、ボイド２２ｆが図示されている。上記のように、加熱は真空中で行われているため、ボイド２２ｃは、第１クリームはんだ７０ｃの外部に放出されようとする。そのため、ボイド２２ｃは、第１クリームはんだ７０ｃの端部に移動し、ボイド２２ｄ及びボイド２２ｅとなる。同様に、ボイド２２ｆは、第１クリームはんだ７０ｃの外部に放出されようとする。そのため、ボイド２２ｆは、ボイド２２ｇ及びボイド２２ｈとなる。ここで、第１クリームはんだ７０ｃが硬化されて第１接合材７０となった際に、第１接合材７０の外部に放出されずに、ボイド２２が第１接合材７０の内部に残留することがある。かかるボイド２２は、他の第１接合材７０が設けられている部分と比較して、熱抵抗が高いと考えられる。第１接合材７０に含まれている金属等の電気伝導性材料と比較して、ボイド２２に含まれるフラックス成分や水分の熱伝導率は低いと考えられるためである。また、ボイド２２が残留して第１接合材７０内に存在する場合、ボイド２２の部分の電気抵抗率は、その他の第１接合材７０の部分の電気抵抗率と比較して、大きい。そのため、ボイド２２が残留している場合には、通電可能な電流の大きさが、小さくなってしまう。そのため、かかるボイド２２は、半導体装置１００の安全動作領域を狭くし、信頼性を低下させる。
【0040】
ボイド２２が信頼性に与える悪影響の程度は、ボイド２２が形成される場所に依存して異なる。半導体チップ１０に発生した熱の一部は、例えば、第１コネクタ５０の第１端部５１ａを経由して半導体チップ１０の外部に伝わる。ここで、制御電極１６の下及びその周辺にボイド２２が残留することがある。この場合、第１端部５１ａとの距離が比較的長いため、制御電極１６の下及びその周辺から発生した熱は、第１コネクタ５０の第１端部５１ａを経由しづらくなる。そのため、制御電極１６の下及びその周辺にボイド２２を残留させないようにすることが求められていた。
【0041】
また、半導体チップ１０は、ダイシングの際に形成された、半導体チップ１０よりも下方に突き出たバリ１１を有することがある。かかるバリ１１が、第１接合材７０の外部へのボイド２２の放出を阻害することがあった。
【0042】
そこで、本実施形態の半導体装置１００は、制御電極１６の下の第１接合材部分７０ａの第１膜厚ｔ１は、第１接合材部分７０ａの下の第１ベッド部３の第１部分３ａと第１アウターリード６の間に設けられた第１ベッド部３の第２部分３ｂの上の第２接合材部分７０ｂの第２膜厚ｔ２より薄い第１接合材７０を備える。
【0043】
本実施形態の半導体装置１００によれば、形成されたボイド２２ｃ及びボイド２２ｆは、第１クリームはんだ７０ｃの内部の、より膜厚の大きな方に移動していく。なぜなら、膜厚の大きな方に移動する方が、膜厚の小さな方に移動するよりも、ボイド２２にとって移動抵抗が小さいために移動しやすいためである。このために、制御電極１６の下及びその周辺に、ボイド２２が残留しづらくなる。このため、半導体装置の熱抵抗を低く保つことができる。また、半導体装置における、通電可能な電流の大きさを確保することができる。よって、安全動作領域が広く信頼性の高い半導体装置の提供が可能となる。
【0044】
なお、第２膜厚ｔ２と第１膜厚ｔ１の差は、１５μｍ以上であることが好ましい。第１クリームはんだ７０ｃ内におけるボイド２２の移動を容易にするためである。また、最大径１５μｍ以上のボイド２２は、特に熱伝導性を悪化させる。そのため、最大径１５μｍ以上のボイド２２の移動を容易にさせることが好ましいためである。
【0045】
第２開口部１２ｂの下、及び第２開口部１２ｂから１ｍｍ以内の範囲の下に設けられた第１接合材７０は、最大径１５μｍ以上のボイド２２を含まないことが好ましい。かかる箇所にボイド２２が残留した場合、特に熱伝導性の悪化による信頼性の低下が問題となるためである。
【0046】
第２接合材２０に接合された第１端部５１ａの接合部５３の下の第１接合材７０は、最大径１５μｍ以上のボイド２２を含んでいてもかまわない。これは、比較的信頼性が低下しにくいためである。なぜなら、接合部５３の下の第１接合材７０が最大径１５μｍ以上のボイド２２を含んでいても、第１端部５１ａから熱が容易に逃げやすいためである。
【0047】
第２接合材２０に接合された第１端部５１ａの接合部５３の面積は、第４上面１８の面積の８０％以上であることが好ましい。接合部５３の面積が大きいことにより、たとえボイド２２が残留していたとしても、第１端部５１ａから熱が容易に逃げやすくなるためである。
【0048】
本実施形態の半導体装置１００においては、半導体チップ１０が、半導体チップ１０の下面１７よりも下方に突き出ており、第４上面１８に垂直な方向の長さが１５μｍ以上であるバリ１１を有していてもかまわない。第１接合材７０の膜厚が上記の関係を有することにより、たとえ半導体チップ１０がバリ１１を有していても、ボイド２２の排出が容易になっているためである。
【0049】
本実施形態の半導体装置によれば、安全動作領域が広く信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。
【0050】
（第２実施形態）
本実施形態の半導体装置は、上方から見た場合に、第２接合材に接合された第１端部の接合部の面積は、第４上面の面積の５０％以上７０％以下である点で、第１実施形態の半導体装置と異なっている。
本実施形態の半導体装置は、上方から見た場合に、第２接合材に接合された第１端部の接合部の面積は、第４上面の面積の５０％以上７０％以下である点で、第１実施形態の半導体装置と異なっている。
【0051】
また、本実施形態の半導体装置は、上方から見た場合に、第２接合材に接合された第１端部の接合部の中心は、第１開口部の中心と第１ポスト部の間に配置されている点で、第１実施形態の半導体装置と異なっている。
【0052】
ここで、第１実施形態と重複する内容の記載は省略する。
【0053】
図５は、本実施形態の半導体装置１１０の模式断面図である。図５（ａ）は、本実施形態の半導体装置１１０の模式断面図である。なお、図５（ｂ）に、第１実施形態の半導体装置１００の模式断面図を、比較のために示している。図６は、本実施形態の半導体装置１１０の要部の模式上面図である。図６は、本実施形態の半導体チップ１０、絶縁膜１２、第２接合材２０、第１ポスト部５４及び第４接合材８０を図示した模式上面図である。
【0054】
【0055】
本実施形態の半導体装置１１０においては、上方から見た場合に、言い換えるとＺ方向から見た場合に、第２接合材２０に接合された第１端部５１ａの接合部１１３の、Ｙ方向における長さは、Ｌ２である。一方、第１実施形態の半導体装置１００においては、上方から見た場合に、第２接合材２０に接合された第１端部５１ａの接合部５３の、Ｙ方向における長さは、Ｌ１である。Ｌ１はＬ２より長い。
【0056】
これにより、上方から見た場合に、第２接合材２０に接合された第１端部５１ａの接合部１１３の面積を、第４上面１８の面積の５０％以上７０％とすることができる。
【0057】
また、上方から見た場合に、第２接合材２０に接合された第１端部５１ａの接合部１１３の中心１１２は、第１開口部１２ａの中心１２ｃと第１ポスト部５４の間に配置されている。
【0058】
なお、上方から見た場合に、第２接合材２０に接合された第１端部５１ａの接合部１１３の面積を、第４上面１８の面積の５０％以上７０％とする手法は、上記のものに限定されない。
【0059】
また、上方から見た場合に、第２接合材２０に接合された第１端部５１ａの接合部１１３の中心１１２を、第１開口部１２ａの中心１２ｃと第１ポスト部５４の間に配置する方法は、上記のものに限定されない。
【0060】
本実施形態の半導体装置１１０の場合は、第１コネクタ５０が、第１ポスト部５４の側により傾きやすくなる。そのため、制御電極１６の下における第１接合材７０の第１接合材部分７０ａの第１膜厚ｔ１が、第１接合材部分７０ａの下の第１ベッド部３の第１部分３ａと、第１アウターリード６の間に設けられた第１ベッド部３の第２部分３ｂの上の第２接合材部分７０ｂの第２膜厚ｔ２より薄い第１接合材７０を、容易に実現できる。
【0061】
本実施形態の半導体装置によれば、安全動作領域が広く信頼性の高い信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。
【0062】
（第３実施形態）
本実施形態の半導体装置は、第１コネクタの重心と第１端部の先端の距離は、第１コネクタの重心と第２端部の先端の距離より長い点で、第１実施形態及び第２実施形態の半導体装置と異なっている。ここで、第１実施形態及び第２実施形態と重複する内容の記載は省略する。
本実施形態の半導体装置は、第１コネクタの重心と第１端部の先端の距離は、第１コネクタの重心と第２端部の先端の距離より長い点で、第１実施形態及び第２実施形態の半導体装置と異なっている。ここで、第１実施形態及び第２実施形態と重複する内容の記載は省略する。
【0063】
図７は、本実施形態の半導体装置に用いられる第１コネクタの模式断面図である。
【0064】
図７（ａ）は、本実施形態の半導体装置に用いられる第１コネクタ２５０の模式断面図である。第１コネクタ２５０は、第２端部５１ｂを含み、第１方向に延伸する第３コネクタ５１ｇと、第３コネクタ５１ｇに接続され、第１方向に交差する第２方向に延伸する第４コネクタ５１ｈと、を有する。第４コネクタ５１ｈは、第４コネクタ５１ｈの上面５１ｈ１に、凸部５１ｅを有する。第１コネクタ２５０の重心２５１と第１端部５１ａの先端５１ｃの距離ｄ１は、第１コネクタ２５０の重心２５１と第２端部５１ｂの先端５１ｄの距離ｄ２より長い。
【0065】
図７（ｂ）は、本実施形態の半導体装置に用いられる第１コネクタ２５２の模式断面図である。第４コネクタ５１ｈは、第４コネクタ５１ｈの下面５１ｈ２に、凸部５１ｆを有する。第１コネクタ２５２の重心２５３と第１端部５１ａの先端５１ｃの距離ｄ１は、第１コネクタ２５２の重心２５３と第２端部５１ｂの先端５１ｄの距離ｄ２より長い。
【0066】
本実施形態の第１コネクタ２５０及び第１コネクタ２５２を用いることにより、第１コネクタ２５０及び第１コネクタ２５２が、第１ポスト部５４の側により傾きやすくなる。そのため、制御電極１６の下における第１接合材７０の第１接合材部分７０ａの第１膜厚ｔ１が、第１接合材部分７０ａの下の第１ベッド部３の第１部分３ａと、第１アウターリード６の間に設けられた第１ベッド部３の第２部分３ｂの上の第２接合材部分７０ｂの第２膜厚ｔ２より薄い第１接合材７０を、容易に実現できる。
【0067】
本実施形態の半導体装置によれば、安全動作領域が広く信頼性の高い信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。
【0068】
（第４実施形態）
本実施形態の半導体装置は、第１コネクタは、第２端部を含み、第１方向に延伸する第３コネクタ（第１コネクタ部分）と、第３コネクタに接続され、第１方向と９０度未満の角度で交差する第２方向に延伸する第４コネクタ（第２コネクタ部分）と、を有する点で、第１乃至第３実施形態の半導体装置と異なっている。ここで、第１乃至第３実施形態と重複する内容の記載は省略する。
本実施形態の半導体装置は、第１コネクタは、第２端部を含み、第１方向に延伸する第３コネクタ（第１コネクタ部分）と、第３コネクタに接続され、第１方向と９０度未満の角度で交差する第２方向に延伸する第４コネクタ（第２コネクタ部分）と、を有する点で、第１乃至第３実施形態の半導体装置と異なっている。ここで、第１乃至第３実施形態と重複する内容の記載は省略する。
【0069】
図８は、本実施形態の半導体装置１３０の模式断面図である。第３コネクタ５１ｇが延伸する第１方向と、第４コネクタ５１ｈが延伸する第２方向が交差する角度θは、９０度未満である。
【0070】
本実施形態の第１コネクタ３５０を用いることにより、第１コネクタ３５０が、第１ポスト部５４の側により傾きやすくなる。そのため、制御電極１６の下における第１接合材７０の第１接合材部分７０ａの第１膜厚ｔ１は、第１接合材部分７０ａの下の第１ベッド部３の第１部分３ａと、第１アウターリード６の間に設けられた第１ベッド部３の第２部分３ｂの上の第２接合材部分７０ｂの第２膜厚ｔ２より薄い第１接合材７０を、容易に実現できる。
【0071】
本実施形態の半導体装置によれば、安全動作領域が広く信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。
【0072】
（第５実施形態）
本実施形態の半導体装置は、第１端部は、第２接合材に接する第５コネクタ（第３コネクタ部分）と、第２接合材に接し第２端部との距離がより短い第６コネクタ（第４コネクタ部分）と、を有し、第１上面に垂直な方向における第５コネクタの厚みは、第１上面に垂直な方向における第６コネクタの厚みより薄い点で、第１乃至第４実施形態の半導体装置と異なっている。ここで、第１乃至第４実施形態の半導体装置と重複する内容の記載は、省略する。
本実施形態の半導体装置は、第１端部は、第２接合材に接する第５コネクタ（第３コネクタ部分）と、第２接合材に接し第２端部との距離がより短い第６コネクタ（第４コネクタ部分）と、を有し、第１上面に垂直な方向における第５コネクタの厚みは、第１上面に垂直な方向における第６コネクタの厚みより薄い点で、第１乃至第４実施形態の半導体装置と異なっている。ここで、第１乃至第４実施形態の半導体装置と重複する内容の記載は、省略する。
【0073】
図９は、本実施形態の半導体装置１４０の模式断面図である。
【0074】
本実施形態の第１コネクタ４５０において、第１端部５１ａは、第２接合材２０に接する第５コネクタ５１ｉと、第２接合材２０に接し第２端部５１ｂとの距離がより短い第６コネクタ５１ｊを有する。第１上面４に垂直な方向における第５コネクタ５１ｉの厚みｔ１１は、第１上面４に垂直な方向における第６コネクタ５１ｊの厚みｔ１２より薄い。そして、第６コネクタ５１ｊの下面５１ｊ１は、第５コネクタ５１ｉの下面５１ｉ１よりも、下方に突き出ている。
【0075】
本実施形態の第１コネクタ４５０を用いることにより、第１コネクタ３５０が、第１ポスト部５４の側により傾きやすくなる。そのため、制御電極１６の下における第１接合材７０の第１接合材部分７０ａの第１膜厚ｔ１が、第１接合材部分７０ａの下の第１ベッド部３の第１部分３ａと、第１アウターリード６の間に設けられた第１ベッド部３の第２部分３ｂの上の第２接合材部分７０ｂの第２膜厚ｔ２より薄い第１接合材７０を、容易に実現できる。
【0076】
本実施形態の半導体装置によれば、安全動作領域が広く信頼性の高い信頼性の高い半導体装置を提供することが可能となる。
【0077】
本発明のいくつかの実施形態及び実施例を説明したが、これらの実施形態及び実施例は、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。これら新規な実施形態は、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、変更を行うことが出来る。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共に、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。
【符号の説明】
【0078】
２ ：リードフレーム
３ ：第１ベッド部
３ａ ：第１部分
３ｂ ：第２部分
４ ：第１上面
６ ：第１アウターリード
１０ ：半導体チップ
１２ ：絶縁膜
１２ａ ：第１開口部
１２ｂ ：第２開口部
１２ｃ ：中心
１４ ：電極
１６ ：制御電極
１８ ：第４上面
２０ ：第２接合材
２２ ：ボイド
５０ ：第１コネクタ
５１ａ ：第１端部
５１ｂ ：第２端部
５１ｃ ：先端
５１ｄ ：先端
５１ｇ ：第３コネクタ
５１ｈ ：第４コネクタ
５１ｉ ：第５コネクタ
５１ｊ ：第６コネクタ
５３ ：接合部
５４ ：第１ポスト部（第１リードポスト、ソースリードポスト）
５６ ：第２アウターリード
５７ ：第２上面
５８ ：第２ベッド部
５９ ：第３接合材
６４ ：第２ポスト部（第２リードポスト、ゲートリードポスト）
６６ ：第３アウターリード
６７ ：第３上面
６８ ：第３ベッド部
７０ ：第１接合材
７０ａ ：第１接合材部分
７０ｂ ：第２接合材部分
１００ ：半導体装置
１１０ ：半導体装置
１３０ ：半導体装置
１４０ ：半導体装置
２５０ ：第１コネクタ
２５１ ：重心
２５２ ：第１コネクタ
２５２ ：重心
２５３ ：重心
３５０ ：第１コネクタ
４５０ ：第１コネクタ
Ｌ１ ：距離
ｄ１ ：距離
ｄ２ ：距離
ｔ１ ：第１膜厚
ｔ１１ ：厚み
ｔ１２ ：厚み
ｔ２ ：第２膜厚
θ ：角度
３ ：第１ベッド部
３ａ ：第１部分
３ｂ ：第２部分
４ ：第１上面
６ ：第１アウターリード
１０ ：半導体チップ
１２ ：絶縁膜
１２ａ ：第１開口部
１２ｂ ：第２開口部
１２ｃ ：中心
１４ ：電極
１６ ：制御電極
１８ ：第４上面
２０ ：第２接合材
２２ ：ボイド
５０ ：第１コネクタ
５１ａ ：第１端部
５１ｂ ：第２端部
５１ｃ ：先端
５１ｄ ：先端
５１ｇ ：第３コネクタ
５１ｈ ：第４コネクタ
５１ｉ ：第５コネクタ
５１ｊ ：第６コネクタ
５３ ：接合部
５４ ：第１ポスト部（第１リードポスト、ソースリードポスト）
５６ ：第２アウターリード
５７ ：第２上面
５８ ：第２ベッド部
５９ ：第３接合材
６４ ：第２ポスト部（第２リードポスト、ゲートリードポスト）
６６ ：第３アウターリード
６７ ：第３上面
６８ ：第３ベッド部
７０ ：第１接合材
７０ａ ：第１接合材部分
７０ｂ ：第２接合材部分
１００ ：半導体装置
１１０ ：半導体装置
１３０ ：半導体装置
１４０ ：半導体装置
２５０ ：第１コネクタ
２５１ ：重心
２５２ ：第１コネクタ
２５２ ：重心
２５３ ：重心
３５０ ：第１コネクタ
４５０ ：第１コネクタ
Ｌ１ ：距離
ｄ１ ：距離
ｄ２ ：距離
ｔ１ ：第１膜厚
ｔ１１ ：厚み
ｔ１２ ：厚み
ｔ２ ：第２膜厚
θ ：角度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】