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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】P2024175866
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】半導体装置、半導体装置の製造方法、および車両
(51)【国際特許分類】
H01L 23/28 20060101AFI20241212BHJP
【ＦＩ】
H01L23/28 J
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023093927
(22)【出願日】2023-06-07
(71)【出願人】
【識別番号】000116024
【氏名又は名称】ローム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100135389
【弁理士】
【氏名又は名称】臼井 尚
(74)【代理人】
【識別番号】100200609
【弁理士】
【氏名又は名称】齊藤 智和
(72)【発明者】
【氏名】福井 啓之
【テーマコード（参考）】
4M109
【Ｆターム（参考）】
4M109AA01
4M109BA04
4M109CA21
4M109DA07
4M109DB16
4M109EA02
(57)【要約】
【課題】 封止樹脂から露出する金属層の周縁において形成される樹脂バリの発生を抑制することが可能な半導体装置を提供する。
【解決手段】 半導体装置Ａ１０は、絶縁層１１、導電層１２、第１金属層１３、半導体素子および封止樹脂５０を備える。第１金属層１３は、封止樹脂５０の第１面５２１から露出する第１裏面１３１を有する。封止樹脂５０には、凸部５５が設けられている。凸部５５の第２面５２２は、第１方向ｚにおいて第１裏面１３１よりも第１面５２１から遠くに位置する。さらに封止樹脂５０には、第１方向ｚにおいて第１面５２１が向く側とは反対側に凹む溝部５６が設けられている。溝部５６は、第１方向ｚに視て第１裏面１３１と凸部５５との間に位置する。第１方向ｚにおける溝部５６の寸法ｄは、第１方向ｚおよび溝部５６が延びる方向の各々に対して直交する方向における溝部５６の寸法ｗよりも大きい。
【選択図】 図９
【解決手段】 半導体装置Ａ１０は、絶縁層１１、導電層１２、第１金属層１３、半導体素子および封止樹脂５０を備える。第１金属層１３は、封止樹脂５０の第１面５２１から露出する第１裏面１３１を有する。封止樹脂５０には、凸部５５が設けられている。凸部５５の第２面５２２は、第１方向ｚにおいて第１裏面１３１よりも第１面５２１から遠くに位置する。さらに封止樹脂５０には、第１方向ｚにおいて第１面５２１が向く側とは反対側に凹む溝部５６が設けられている。溝部５６は、第１方向ｚに視て第１裏面１３１と凸部５５との間に位置する。第１方向ｚにおける溝部５６の寸法ｄは、第１方向ｚおよび溝部５６が延びる方向の各々に対して直交する方向における溝部５６の寸法ｗよりも大きい。
【選択図】 図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
絶縁層と、
前記絶縁層の第１方向の一方側に接合された導電層と、
前記絶縁層を基準として前記導電層とは反対側に位置するとともに、前記絶縁層に接合された第１金属層と、
前記導電層に接合された半導体素子と、
前記導電層および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備え、
前記封止樹脂は、前記第１方向において前記絶縁層を基準として前記第１金属層が位置する側を向く第１面を有し、
前記第１金属層は、前記第１面から露出する第１裏面を有し、
前記封止樹脂には、前記第１面から突出する凸部が設けられており、
前記凸部は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記第１方向において前記第１裏面よりも前記第１面から遠くに位置する第２面を有し、
前記封止樹脂には、前記第１方向に視て前記第１裏面と前記凸部との間に位置するとともに、前記第１方向において前記第１面が向く側とは反対側に凹む溝部が設けられており、
前記第１方向における前記溝部の寸法は、前記第１方向および前記溝部が延びる方向の各々に対して直交する方向における前記溝部の寸法よりも大きい、半導体装置。
前記絶縁層の第１方向の一方側に接合された導電層と、
前記絶縁層を基準として前記導電層とは反対側に位置するとともに、前記絶縁層に接合された第１金属層と、
前記導電層に接合された半導体素子と、
前記導電層および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備え、
前記封止樹脂は、前記第１方向において前記絶縁層を基準として前記第１金属層が位置する側を向く第１面を有し、
前記第１金属層は、前記第１面から露出する第１裏面を有し、
前記封止樹脂には、前記第１面から突出する凸部が設けられており、
前記凸部は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記第１方向において前記第１裏面よりも前記第１面から遠くに位置する第２面を有し、
前記封止樹脂には、前記第１方向に視て前記第１裏面と前記凸部との間に位置するとともに、前記第１方向において前記第１面が向く側とは反対側に凹む溝部が設けられており、
前記第１方向における前記溝部の寸法は、前記第１方向および前記溝部が延びる方向の各々に対して直交する方向における前記溝部の寸法よりも大きい、半導体装置。
【請求項2】
前記溝部は、前記第１裏面を囲んでいる、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記第１金属層は、前記第１方向に対して直交する方向を向く端面を有し、
前記溝部から前記端面が露出している、請求項２に記載の半導体装置。
前記溝部から前記端面が露出している、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記封止樹脂は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記溝部の一部を規定する第３面を有し、
前記第３面は、前記第１方向において前記第１面と前記第１裏面との間に位置する、請求項３に記載の半導体装置。
前記第３面は、前記第１方向において前記第１面と前記第１裏面との間に位置する、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項5】
前記第３面の表面粗さは、前記第１面の表面粗さよりも大きい、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記溝部は、前記第１裏面を基準として互いに反対側に位置する第１溝および第２溝を含み、
前記第２溝の前記第１方向の寸法は、前記第１溝の前記第１方向の寸法と異なる、請求項３に記載の半導体装置。
前記第２溝の前記第１方向の寸法は、前記第１溝の前記第１方向の寸法と異なる、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項7】
絶縁層と、
前記絶縁層の第１方向の一方側に接合された導電層と、
前記絶縁層を基準として前記導電層とは反対側に位置するとともに、前記絶縁層に接合された第１金属層と、
前記導電層に接合された半導体素子と、
前記導電層および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備え、
前記封止樹脂は、前記第１方向において前記絶縁層を基準として前記第１金属層が位置する側を向く第１面を有し、
前記第１金属層は、前記第１面から露出する第１裏面を有し、
前記封止樹脂には、前記第１面から突出する凸部が設けられており、
前記凸部は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記第１方向において前記第１裏面よりも前記第１面から遠くに位置する第２面を有し、
前記凸部は、前記第１裏面に接している、半導体装置。
前記絶縁層の第１方向の一方側に接合された導電層と、
前記絶縁層を基準として前記導電層とは反対側に位置するとともに、前記絶縁層に接合された第１金属層と、
前記導電層に接合された半導体素子と、
前記導電層および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備え、
前記封止樹脂は、前記第１方向において前記絶縁層を基準として前記第１金属層が位置する側を向く第１面を有し、
前記第１金属層は、前記第１面から露出する第１裏面を有し、
前記封止樹脂には、前記第１面から突出する凸部が設けられており、
前記凸部は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記第１方向において前記第１裏面よりも前記第１面から遠くに位置する第２面を有し、
前記凸部は、前記第１裏面に接している、半導体装置。
【請求項8】
前記凸部は、前記第１面から突出する基部と、前記基部から前記第１方向に対して直交する方向に延びる張出部と、を有し、
前記張出部は、前記第１裏面に接している、請求項７に記載の半導体装置。
前記張出部は、前記第１裏面に接している、請求項７に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記張出部の前記第１方向の寸法は、前記基部の前記第１方向の寸法よりも小さい、請求項８に記載の半導体装置。
【請求項10】
前記凸部は、前記第１裏面を囲んでいる、請求項１ないし９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項11】
前記絶縁層は、前記封止樹脂に覆われており、
前記第１方向に視て、前記第１裏面は、前記絶縁層の周縁よりも内方に位置する、請求項１０に記載の半導体装置。
前記第１方向に視て、前記第１裏面は、前記絶縁層の周縁よりも内方に位置する、請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項12】
前記第１裏面に積層されるとともに、前記第１金属層とは異なる金属元素を含む第２金属層をさらに備え、
前記第２金属層は、前記第１方向において前記第１裏面と同じ側を向く第２裏面を有し、
前記第２裏面は、前記封止樹脂から露出している、請求項１１に記載の半導体装置。
前記第２金属層は、前記第１方向において前記第１裏面と同じ側を向く第２裏面を有し、
前記第２裏面は、前記封止樹脂から露出している、請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項13】
前記第２金属層の前記第１方向の寸法は、前記第１金属層の前記第１方向の寸法よりも小さい、請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項14】
前記第１方向に視て、前記第２裏面は、前記第１裏面の周縁よりも内方に位置しており、
前記第２裏面は、前記第１方向において前記第１裏面と前記第２面との間に位置する、請求項１３に記載の半導体装置。
前記第２裏面は、前記第１方向において前記第１裏面と前記第２面との間に位置する、請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項15】
前記半導体素子に導通する端子をさらに備え、
前記半導体素子および前記端子の各々は、前記導電層に導電接合されている、請求項１１に記載の半導体装置。
前記半導体素子および前記端子の各々は、前記導電層に導電接合されている、請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項16】
絶縁層の第１方向の両側に個別に接合された導電層および第１金属層の各々を形成する工程と、
前記導電層に半導体素子を接合する工程と、
前記第１方向において前記絶縁層を基準として前記第１金属層が位置する側を向く第１面を有するとともに、前記導電層および前記半導体素子を覆う封止樹脂を形成する工程と、
前記第１方向において前記第１面が向く側とは反対側に凹む溝部を前記封止樹脂に形成する工程と、を備え、
前記封止樹脂を形成する工程では、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向く前記第１金属層の第１裏面を前記第１面から露出させる工程と、前記第１面から突出する凸部を前記封止樹脂に形成する工程と、を含み、
前記凸部は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記第１方向において前記第１裏面よりも前記第１面から遠くに位置する第２面を有し、
前記溝部を形成する工程では、前記第１方向に視て前記第１裏面と前記凸部との間に位置するように前記溝部が形成され、
前記第１方向における前記溝部の寸法は、前記第１方向および前記溝部が延びる方向の各々に対して直交する方向における前記溝部の寸法よりも大きい、半導体装置の製造方法。
前記導電層に半導体素子を接合する工程と、
前記第１方向において前記絶縁層を基準として前記第１金属層が位置する側を向く第１面を有するとともに、前記導電層および前記半導体素子を覆う封止樹脂を形成する工程と、
前記第１方向において前記第１面が向く側とは反対側に凹む溝部を前記封止樹脂に形成する工程と、を備え、
前記封止樹脂を形成する工程では、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向く前記第１金属層の第１裏面を前記第１面から露出させる工程と、前記第１面から突出する凸部を前記封止樹脂に形成する工程と、を含み、
前記凸部は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記第１方向において前記第１裏面よりも前記第１面から遠くに位置する第２面を有し、
前記溝部を形成する工程では、前記第１方向に視て前記第１裏面と前記凸部との間に位置するように前記溝部が形成され、
前記第１方向における前記溝部の寸法は、前記第１方向および前記溝部が延びる方向の各々に対して直交する方向における前記溝部の寸法よりも大きい、半導体装置の製造方法。
【請求項17】
前記溝部は、レーザ照射により前記封止樹脂の一部を除去することによって形成される、請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項18】
前記溝部を形成する工程では、前記第１方向に対して直交する方向を向く前記第１金属層の端面を前記溝部から露出させる、請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項19】
駆動源と、
請求項１５に記載の半導体装置と、を備え、
前記半導体装置は、前記駆動源に導通している、車両。
請求項１５に記載の半導体装置と、を備え、
前記半導体装置は、前記駆動源に導通している、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、半導体装置およびその製造方法と、当該半導体装置が搭載された車両とに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、ＭＯＳＦＥＴが搭載された半導体装置の一例が開示されている。当該半導体装置は、電源電圧が印加されるドレイン端子と、ＭＯＳＦＥＴに電気信号を入力するためのゲート端子と、当該電源電圧に対応した電力が当該電気信号に基づき変換された後、変換された電力が出力されるソース端子とを備える。ＭＯＳＦＥＴは、ドレイン端子に導通するドレイン電極と、ソース端子に導通するソース電極と、ゲート端子に導通するゲート電極とを有する。ドレイン電極は、ダイパッド（タブ）に導電接合されている。ドレイン端子は、ダイパッドと一体となっている。ソース電極は、金属クリップに導電接合されている。さらに金属クリップは、ソース端子にも導電接合されている。これにより、当該半導体装置に、より大きな電流を流すことが可能となっている。
【0003】
特許文献１に開示されている半導体装置は、ダイパッド一部を覆う封止樹脂をさらに備える。当該半導体装置においては、ダイパッドの裏面が封止樹脂から露出している。この場合において、当該半導体装置が具備する封止樹脂を形成する工程では、ダイパッドの裏面の周縁において樹脂バリが形成されることがある。樹脂バリの範囲や大きさが過多になると、当該半導体装置をヒートシンクに取り付ける際の支障となる。このため、樹脂バリの発生を抑制するための方策が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１６－１９２４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本開示は上記事情に鑑み、封止樹脂から露出する金属層の周縁において形成される樹脂バリの発生を抑制することが可能な半導体装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の第１の側面によって提供される半導体装置は、絶縁層と、前記絶縁層の第１方向の一方側に接合された導電層と、前記絶縁層を基準として前記導電層とは反対側に位置するとともに、前記絶縁層に接合された第１金属層と、前記導電層に接合された半導体素子と、前記導電層および前記半導体素子を覆う封止樹脂とを備える。前記封止樹脂は、前記第１方向において前記絶縁層を基準として前記第１金属層が位置する側を向く第１面を有する。前記第１金属層は、前記第１面から露出する第１裏面を有する。前記封止樹脂には、前記第１面から突出する凸部が設けられている。前記凸部は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記第１方向において前記第１裏面よりも前記第１面から遠くに位置する第２面を有する。前記封止樹脂には、前記第１方向に視て前記第１裏面と前記凸部との間に位置するとともに、前記第１方向において前記第１面が向く側とは反対側に凹む溝部が設けられている。前記第１方向における前記溝部の寸法は、前記第１方向および前記溝部が延びる方向の各々に対して直交する方向における前記溝部の寸法よりも大きい。
【0007】
本開示の第２の側面によって提供される半導体装置は、絶縁層と、前記絶縁層の第１方向の一方側に接合された導電層と、前記絶縁層を基準として前記導電層とは反対側に位置するとともに、前記絶縁層に接合された第１金属層と、前記導電層に接合された半導体素子と、前記導電層および前記半導体素子を覆う封止樹脂とを備える。前記封止樹脂は、前記第１方向において前記絶縁層を基準として前記第１金属層が位置する側を向く第１面を有する。前記第１金属層は、前記第１面から露出する第１裏面を有する。前記封止樹脂には、前記第１面から突出する凸部が設けられている。前記凸部は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記第１方向において前記第１裏面よりも前記第１面から遠くに位置する第２面を有する。前記凸部は、前記第１裏面に接している。
【0008】
本開示の第３の側面によって提供される半導体装置の製造方法は、絶縁層の第１方向の両側に個別に接合された導電層および第１金属層の各々を形成する工程と、前記導電層に半導体素子を接合する工程と、前記第１方向において前記絶縁層を基準として前記第１金属層が位置する側を向く第１面を有するとともに、前記導電層および前記半導体素子を覆う封止樹脂を形成する工程と、前記第１方向において前記第１面が向く側とは反対側に凹む溝部を前記封止樹脂に形成する工程とを備える。前記封止樹脂を形成する工程では、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向く前記第１金属層の第１裏面を前記第１面から露出させる工程と、前記第１面から突出する凸部を前記封止樹脂に形成する工程とを含む。前記凸部は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記第１方向において前記第１裏面よりも前記第１面から遠くに位置する第２面を有する。前記溝部を形成する工程では、前記第１方向に視て前記第１裏面と前記凸部との間に位置するように前記溝部が形成される。前記第１方向における前記溝部の寸法は、前記第１方向および前記溝部が延びる方向の各々に対して直交する方向における前記溝部の寸法よりも大きい。
【0009】
本開示の第４の側面によって提供される車両は、駆動源と、半導体装置とを備える。前記半導体装置は、前記駆動源に導通している。前記半導体装置は、本開示の第１の側面によって提供される半導体装置、および本開示の第２の側面によって提供される半導体装置に対して、これらの半導体装置が具備する半導体素子に導通する端子をさらに備える。前記半導体素子および前記端子の各々は、本開示の第１の側面によって提供される半導体装置、および本開示の第２の側面によって提供される半導体装置が具備する導電層に導電接合されている。
【発明の効果】
【0010】
本開示にかかる半導体装置が具備する構成によれば、封止樹脂から露出する金属層の周縁において形成される樹脂バリの発生を抑制することが可能となる。
【0011】
本開示のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
本開示を実施するための形態について、添付図面に基づいて説明する。
【0014】
〔第１実施形態〕
図１～図９に基づき、本開示の第１実施形態にかかる半導体装置Ａ１０について説明する。一般的に半導体装置Ａ１０は、インバータなどの電力変換回路に用いられる。半導体装置Ａ１０は、絶縁層１１、導電層１２、第１金属層１３、ゲート配線層１４、第１半導体素子２１、第２半導体素子２２、第１端子３１、第２端子３２、第１信号端子３３、第２信号端子３４および封止樹脂５０を備える。さらに半導体装置Ａ１０は、第１導通部材４１、第２導通部材４２および第３導通部材４３を備える。ここで、図２は、理解の便宜上、封止樹脂５０を透過している。図２では、透過した封止樹脂５０を想像線（二点鎖線）で示している。
図１～図９に基づき、本開示の第１実施形態にかかる半導体装置Ａ１０について説明する。一般的に半導体装置Ａ１０は、インバータなどの電力変換回路に用いられる。半導体装置Ａ１０は、絶縁層１１、導電層１２、第１金属層１３、ゲート配線層１４、第１半導体素子２１、第２半導体素子２２、第１端子３１、第２端子３２、第１信号端子３３、第２信号端子３４および封止樹脂５０を備える。さらに半導体装置Ａ１０は、第１導通部材４１、第２導通部材４２および第３導通部材４３を備える。ここで、図２は、理解の便宜上、封止樹脂５０を透過している。図２では、透過した封止樹脂５０を想像線（二点鎖線）で示している。
【0015】
半導体装置Ａ１０の説明においては、便宜上、後述する導電層１２の搭載面１２１の法線方向を「第１方向ｚ」と呼ぶ。第１方向ｚに対して直交する方向を「第２方向ｘ」と呼ぶ。第１方向ｚおよび第２方向ｘの各々に対して直交する方向を「第３方向ｙ」と呼ぶ。第１方向ｚに視て、第２方向ｘは、半導体装置Ａ１０の長辺方向に相当する。第１方向ｚに視て、第３方向ｙは、半導体装置Ａ１０の短辺方向に相当する。
【0016】
封止樹脂５０は、図５に示すように、導電層１２、第１半導体素子２１および第２半導体素子２２を覆っている。封止樹脂５０は、絶縁体である。封止樹脂５０は、たとえば黒色のエポキシ樹脂を含む材料からなる。
【0017】
図４に示すように、封止樹脂５０は、頂面５１、第１面５２１、第１側面５３および第２側面５４を有する。図５および図６に示すように、頂面５１は、第１方向ｚにおいて後述する導電層１２の搭載面１２１と同じ側を向く。第１面５２１は、第１方向ｚにおいて頂面５１とは反対側を向く。換言すると、第１面５２１は、第１方向ｚにおいて絶縁層１１を基準として第１金属層１３が位置する側を向く。
【0018】
【0019】
絶縁層１１は、図５および図６に示すように、封止樹脂５０に覆われている。絶縁層１１は、熱伝導率が比較的高い材料からなる。絶縁層１１は、たとえば、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）および窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のいずれかを含むセラミックスからなる。この他、絶縁層１１は、樹脂を含む材料からなる場合でもよい。
【0020】
導電層１２は、図５および図６に示すように、絶縁層１１の第１方向ｚの一方側に接合されている。導電層１２は、第１半導体素子２１および第２半導体素子２２を搭載している。第１方向ｚに視て、導電層１２は、絶縁層１１の周縁１１Ａよりも内方に位置する。導電層１２は、封止樹脂５０に覆われている。導電層１２は、銅（Ｃｕ）を含む。導電層１２の第１方向ｚの寸法は、絶縁層１１の第１方向ｚの寸法よりも大きい。
【0021】
図２および図５に示すように、導電層１２は、搭載面１２１を有する。搭載面１２１は、第１方向ｚにおいて封止樹脂５０の頂面５１と同じ側を向く。搭載面１２１は、第１半導体素子２１および第２半導体素子２２の各々に対向している。
【0022】
第１金属層１３は、図５および図６に示すように、絶縁層１１を基準として導電層１２とは反対側に位置しており、かつ絶縁層１１に接合されている。第１方向ｚに視て、第１金属層１３は、導電層１２に重なっている。第１金属層１３は、第１裏面１３１および端面１３２を有する。図３に示すように、第１裏面１３１は、封止樹脂５０の第１面５２１から露出している。第１方向ｚに視て、第１裏面１３１は、絶縁層１１の周縁１１Ａよりも内方に位置する。端面１３２は、第１方向ｚに対して直交する方向を向く。第１金属層１３は、銅を含む。半導体装置Ａ１０においては、第１金属層１３の第１方向ｚの寸法は、絶縁層１１の第１方向ｚの寸法よりも大きく、かつ導電層１２の第１方向ｚの寸法に等しい。この他、絶縁層１１および導電層１２の各々の第１方向ｚの寸法に対する第１金属層１３の第１方向ｚの寸法の大小関係は、種々にとることが可能である。
【0023】
ゲート配線層１４は、図２および図６に示すように、絶縁層１１を基準として導電層１２と同じ側に位置しており、かつ絶縁層１１に接合されている。ゲート配線層１４は、第２方向ｘにおいて導電層１２の隣に位置する。ゲート配線層１４は、第３方向ｙに延びている。第１方向ｚに視て、ゲート配線層１４は、絶縁層１１の周縁１１Ａよりも内方に位置する。ゲート配線層１４は、封止樹脂５０に覆われている。ゲート配線層１４は、銅を含む。ゲート配線層１４の第１方向ｚの寸法は、絶縁層１１の第１方向ｚの寸法よりも大きい。
【0024】
第１半導体素子２１は、図５および図６に示すように、導電層１２に接合されている。第１半導体素子２１は、たとえばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。この他、第１半導体素子２１は、ＭＩＳＦＥＴ（Metal-Insulator-Semiconductor Field-Effect Transistor）を含む電界効果トランジスタや、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）のようなバイポーラトランジスタでもよい。半導体装置Ａ１０の説明においては、第１半導体素子２１は、ｎチャネル型であり、かつ縦型構造のＭＯＳＦＥＴを対象とする。第１半導体素子２１は、化合物半導体基板を含む。当該化合物半導体基板の組成は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含む。
【0025】
図７に示すように、第１半導体素子２１は、第１電極２１１、２つの第２電極２１２、および第１ゲート電極２１３を有する。
【0026】
図７に示すように、第１電極２１１は、第１方向ｚの一方側に位置する。第１電極２１１は、導電層１２の搭載面１２１に対向している。第１電極２１１は、導電接合層２９を介して搭載面１２１に導電接合されている。これにより、第１電極２１１は、導電層１２に導通している。導電接合層２９は、たとえばハンダである。この他、導電接合層２９は、銀（Ａｇ）などを含む焼結金属でもよい。第１電極２１１には、第１半導体素子２１により変換される前の電力に対応する電流が流れる。すなわち、第１電極２１１は、第１半導体素子２１のドレインに相当する。
【0027】
図７に示すように、２つの第２電極２１２は、第１方向ｚにおいて第１電極２１１とは反対側に位置する。図２に示すように、２つの第２電極２１２は、第２方向ｘにおいて互いに離れている。２つの第２電極２１２の各々には、第１半導体素子２１により変換された後の電力に対応する電流が流れる。すなわち、２つの第２電極２１２は、第１半導体素子２１のソースに相当する。
【0028】
図２および図７に示すように、第１ゲート電極２１３は、第１方向ｚにおいて２つの第２電極２１２と同じ側に位置する。第１ゲート電極２１３には、第１半導体素子２１を駆動するためのゲート電圧が印加される。第１ゲート電極２１３は、ゲート配線層１４に導通している。図２に示すように、第１方向ｚに視て、第１ゲート電極２１３の面積は、２つの第２電極２１２の各々の面積よりも小さい。
【0029】
第２半導体素子２２は、図５に示すように、導電層１２に接合されている。第２半導体素子２２は、第１半導体素子２１と同一の素子である。したがって、第２半導体素子２２は、ｎチャネル型であり、かつ縦型構造のＭＯＳＦＥＴである。第２半導体素子２２は、第３方向ｙにおいて第１半導体素子２１の隣に位置する。
【0030】
図８に示すように、第２半導体素子２２は、第３電極２２１、２つの第４電極２２２、および第２ゲート電極２２３を有する。
【0031】
図８に示すように、第３電極２２１は、第１方向ｚの一方側に位置する。第３電極２２１は、導電層１２の搭載面１２１に対向している。第３電極２２１は、導電接合層２９を介して搭載面１２１に導電接合されている。これにより、第３電極２２１は、導電層１２に導通している。第３電極２２１には、第２半導体素子２２により変換される前の電力に対応する電流が流れる。すなわち、第３電極２２１は、第２半導体素子２２のドレインに相当する。
【0032】
図８に示すように、２つの第４電極２２２は、第１方向ｚにおいて第３電極２２１とは反対側に位置する。図２に示すように、２つの第４電極２２２は、第２方向ｘにおいて互いに離れている。２つの第４電極２２２の各々には、第２半導体素子２２により変換された後の電力に対応する電流が流れる。すなわち、２つの第４電極２２２は、第２半導体素子２２のソースに相当する。
【0033】
図２および図８に示すように、第２ゲート電極２２３は、第１方向ｚにおいて２つの第４電極２２２と同じ側に位置する。第２ゲート電極２２３には、第２半導体素子２２を駆動するためのゲート電圧が印加される。第２ゲート電極２２３は、ゲート配線層１４に導通している。図２に示すように、第１方向ｚに視て、第２ゲート電極２２３の面積は、２つの第４電極２２２の各々の面積よりも小さい。
【0034】
第１端子３１は、図２に示すように、第１半導体素子２１および第２半導体素子２２の第２方向ｘの一方側に位置する。第１端子３１は、第１半導体素子２１の第１電極２１１と、第２半導体素子２２の第３電極２２１とに導通している。したがって、第１端子３１は、半導体装置Ａ１０のドレイン端子に相当する。第１端子３１は、銅を含む。
【0035】
図２および図６に示すように、第１端子３１は、第１基部３１１、および複数の第１接合部３１２を有する。第１方向ｚに視て、第１基部３１１は、導電層１２から離れている。図１に示すように、第１基部３１１は、封止樹脂５０に覆われた部分と、封止樹脂５０の第１側面５３から外部に露出する部分とを含む。第１方向ｚに視て、複数の第１接合部３１２は、第２方向ｘにおいて第１半導体素子２１および第２半導体素子２２が位置する側に第１基部３１１から延びている。複数の第１接合部３１２は、第３方向ｙに沿って配列されている。複数の第１接合部３１２の各々は、封止樹脂５０に覆われている。
【0036】
図６に示すように、複数の第１接合部３１２の各々は、導電接合層２９を介して導電層１２の搭載面１２１に導電接合されている。この他、複数の第１接合部３１２の各々は、溶接により導電層１２に導電接合されている構成でもよい。
【0037】
第２端子３２は、図２および図５に示すように、第１半導体素子２１の２つの第２電極２１２と、第２半導体素子２２の２つの第４電極２２２とに導電接合されている。これにより、第２端子３２は、２つの第２電極２１２の各々と、２つの第４電極２２２の各々とに導通している。したがって、第２端子３２は、半導体装置Ａ１０のソース端子に相当する。第２端子３２は、銅を含む。
【0038】
図２および図５に示すように、第２端子３２は、第２基部３２１、複数の第２接合部３２２、および複数の第３接合部３２３を有する。第１方向ｚに視て、第２基部３２１は、導電層１２の搭載面１２１に重なっている。図１に示すように、第２基部３２１は、封止樹脂５０に覆われた部分と、封止樹脂５０の第２側面５４から外部に露出する部分とを含む。複数の第２接合部３２２の各々は、第２基部３２１につながっており、かつ封止樹脂５０に覆われている。図６に示すように、複数の第２接合部３２２の各々は、第２基部３２１から第１半導体素子２１に向けて突出している。複数の第２接合部３２２の各々は、導電接合層２９を介して第１半導体素子２１の２つの第２電極２１２のいずれかに導電接合されている。複数の第３接合部３２３の各々は、第２基部３２１につながっており、かつ封止樹脂５０に覆われている。複数の第３接合部３２３の各々は、第２基部３２１から第２半導体素子２２に向けて突出している。複数の第３接合部３２３の各々は、導電接合層２９を介して第２半導体素子２２の２つの第４電極２２２のいずれかに導電接合されている。
【0039】
第１信号端子３３は、図１に示すように、封止樹脂５０に覆われた部分と、封止樹脂５０の第２側面５４から外部に露出する部分とを含む。第１信号端子３３は、第２端子３２の第２基部３２１の第３方向ｙの一方側に位置する。第１信号端子３３は、ゲート配線層１４に導通している。したがって、第１信号端子３３は、第１半導体素子２１の第１ゲート電極２１３と、第２半導体素子２２の第２ゲート電極２２３とに導通している。すなわち、第１信号端子３３は、半導体装置Ａ１０のゲート端子に相当する。第１信号端子３３は、銅を含む。図４に示すように、第２側面５４から外部に露出する第１信号端子３３の部分は、第１方向ｚに沿って延びる部分を含む。
【0040】
第２信号端子３４は、図１に示すように、封止樹脂５０に覆われた部分と、封止樹脂５０の第２側面５４から外部に露出する部分とを含む。第２信号端子３４は、第３方向ｙにおいて第１信号端子３３と、第２端子３２の第２基部３２１との間に位置する。半導体装置Ａ１０においては、第２信号端子３４は、第２基部３２１につながっている。したがって、第２信号端子３４は、２つの第２電極２１２の各々と、２つの第４電極２２２の各々とに導通している。第２信号端子３４には、２つの第２電極２１２の各々と、２つの第４電極２２２の各々とに印加される電圧と等電位の電圧が印加される。第２信号端子３４は、銅を含む。第１信号端子３３と同様に、第２側面５４から外部に露出する第２信号端子３４の部分は、第１方向ｚに沿って延びる部分を含む。
【0041】
第１導通部材４１は、図２に示すように、第１半導体素子２１の第１ゲート電極２１３と、ゲート配線層１４とに導電接合されている。これにより、ゲート配線層１４は、第１ゲート電極２１３に導通している。第１導通部材４１は、封止樹脂５０に覆われている。第１導通部材４１は、たとえば、アルミニウム（Ａｌ）および金（Ａｕ）のいずれかを含有するワイヤである。
【0042】
第２導通部材４２は、図２に示すように、第２半導体素子２２の第２ゲート電極２２３と、ゲート配線層１４とに導電接合されている。これにより、ゲート配線層１４は、第２ゲート電極２２３に導通している。第２導通部材４２は、封止樹脂５０に覆われている。第２導通部材４２は、たとえば、アルミニウムおよび金のいずれかを含有するワイヤである。
【0043】
第３導通部材４３は、図２に示すように、ゲート配線層１４と第１信号端子３３とに導電接合されている。これにより、ゲート配線層１４は、第１信号端子３３に導通している。第３導通部材４３は、封止樹脂５０に覆われている。第３導通部材４３は、たとえば、アルミニウムおよび金のいずれかを含有するワイヤである。半導体装置Ａ１０においては、第３導通部材４３は、第２導通部材４２につながっている。
【0044】
図３～図６に示すように、封止樹脂５０には、第１面５２１から突出する凸部５５が設けられている。第１方向ｚに視て、凸部５５は、第１金属層１３の第１裏面１３１を囲んでいる。図９に示すように、凸部５５は、第２面５２２、外周面５５Ａおよび内周面５５Ｂを有する。第２面５２２は、第１方向ｚにおいて封止樹脂５０の第１面５２１と同じ側を向く。第２面５２２は、第１方向ｚにおいて第１裏面１３１よりも第１面５２１から遠くに位置する。第１方向ｚに視て、内周面５５Ｂは、第１裏面１３１と第２面５２２との間に位置する。第１方向ｚに視て、外周面５５Ａは、第２面５２２を基準として内周面５５Ｂとは反対側に位置する。外周面５５Ａは、第１面５２１に対して傾斜している。外周面５５Ａは、第１方向ｚにおいて第１面５２１から第２面５２２にかけて内周面５５Ｂに近づく側に傾斜している。
【0045】
図３～図６に示すように、封止樹脂５０には、第１方向ｚに視て第１裏面１３１の第１裏面１３１と凸部５５との間に位置する溝部５６が設けられている。溝部５６は、封止樹脂５０の第１面５２１が向く側とは反対側に凹んでいる。第１方向ｚに視て、溝部５６は、第１裏面１３１を囲むとともに、絶縁層１１に重なっている。溝部５６は、第１方向ｚに対して直交する方向に延びている。
【0046】
図９に示すように、第１方向ｚにおける溝部５６の寸法ｄは、第１方向ｚおよび溝部５６が延びる方向の各々に対して直交する方向における溝部５６の寸法ｗよりも大きい。寸法ｄは、溝部５６の深さに相当する。寸法ｗは、溝部５６の幅に相当する。
【0047】
図９に示すように、溝部５６から第１金属層１３の端面１３２が露出している。封止樹脂５０は、第１方向ｚにおいて封止樹脂５０の第１面５２１と同じ側を向く第３面５２３を有する。第３面５２３、端面１３２、および凸部５５の内周面５５Ｂの各々は、溝部５６を規定している。第３面５２３は、第１方向ｚにおいて第１面５２１と第１金属層１３の第１裏面１３１との間に位置する。第３面５２３および内周面５５Ｂの各々の表面粗さは、第１面５２１の表面粗さよりも大きい。
【0048】
【0049】
最初に、図１０に示すように、絶縁層１１の第１方向ｚの一方側に第１導体層８１を接合する。あわせて、絶縁層１１の第１方向ｚの他方側に第２導体層８２を接合する。第１導体層８１は、半導体装置Ａ１０が具備する導電層１２およびゲート配線層１４を含む要素である。第２導体層８２は、半導体装置Ａ１０が具備する第１金属層１３を含む要素である。第１導体層８１および第２導体層８２の各々は、銅を含む。
【0050】
次いで、図１１に示すように、第１導体層８１および第２導体層８２の各々の一部を除去する。本工程では、第１導体層８１および第２導体層８２の各々に対してフォトリソグラフィパターニングを施した後、当該フォトリソグラフィパターニングにかかるマスク層から露出する部分をウェットエッチングにより除去する。本工程により、半導体装置Ａ１０が具備する導電層１２、第１金属層１３およびゲート配線層１４が形成される。
【0051】
次いで、図１２に示すように、導電接合層２９を介して、導電層１２の搭載面１２１に第１半導体素子２１および第２半導体素子２２の各々を導電接合する。導電接合層２９を介して、搭載面１２１に第１端子３１の複数の第１接合部３１２の各々を導電接合する。さらに、導電接合層２９を介して、第１半導体素子２１の２つの第２電極２１２に、第２端子３２の複数の第２接合部３２２を導電接合する。あわせて、導電接合層２９を介して、第２半導体素子２２の２つの第４電極２２２に、第２端子３２の複数の第３接合部３２３を導電接合する。本工程では、第１端子３１の第１基部３１１と、第２端子３２の第２基部３２１とは、金属フレームなどの支持部材（図示略）に支持されている。
【0052】
次いで、図示は省略するが、第１半導体素子２１の第１ゲート電極２１３と、ゲート配線層１４とに第１導通部材４１を導電接合する。第２半導体素子２２の第２ゲート電極２２３と、ゲート配線層１４とに第２導通部材４２を導電接合する。さらに、ゲート配線層１４と第１信号端子３３とに第３導通部材４３を導電接合する。
【0053】
次いで、図１３に示すように、絶縁層１１、導電層１２、第１半導体素子２１および第２半導体素子２２を覆う封止樹脂５０を形成する。封止樹脂５０は、トランスファモールド成形により形成される。図１４に示すように、封止樹脂５０を形成する工程では、第１金属層１３の第１裏面１３１を封止樹脂５０の第１面５２１から露出させる工程と、第１面５２１から突出する凸部５５を封止樹脂５０に形成する工程とを含む。凸部５５は、封止樹脂５０の他の部位と一体的にトランスファモールド成形により形成される。
【0054】
次いで、図１５に示すように、第１方向ｚにおいて封止樹脂５０の第１面５２１が向く側とは反対側に凹む溝部５６を封止樹脂５０に形成する。本工程では、第１方向ｚに視て第１金属層１３の第１裏面１３１と凸部５５との間に位置するように溝部５６が形成される。溝部５６は、レーザ８９の照射により封止樹脂５０の一部を除去することにより形成される。図９は、封止樹脂５０に溝部５６が形成された後の状態を示している。図９に示すように、本工程では、第１方向ｚにおける溝部５６の寸法ｄが、第１方向ｚおよび溝部５６が延びる方向の各々に対して直交する方向における溝部５６の寸法ｗよりも大きくなるようにする。さらに本工程では、第１金属層１３の端面１３２を溝部５６から露出させる。その後、支持部材から第１端子３１の第１基部３１１と第２端子３２の第２基部３２１との各々を切り離す。以上の工程を経ることにより、半導体装置Ａ１０が得られる。
【0055】
次に、図１６に基づき、半導体装置Ａ１０が搭載された車両Ｂについて説明する。車両Ｂは、たとえば電気自動車（ＥＶ）である。
【0056】
図１６に示すように、車両Ｂは、車載充電器９１、蓄電池９２および駆動系統９３を備える。車載充電器９１には、屋外に設置された給電施設（図示略）から無線により電力が供給される。この他、給電施設から車載充電器９１への電力の供給手段は、有線でもよい。車載充電器９１には、昇圧型のＤＣ－ＤＣコンバータが構成されている。車載充電器９１に供給された電力の電圧は、当該コンバータにより昇圧された後、蓄電池９２に給電される。昇圧された電圧は、たとえば６００Ｖである。
【0057】
駆動系統９３は、車両Ｂを駆動する。駆動系統９３は、インバータ９３１および駆動源９３２を有する。半導体装置Ａ１０は、インバータ９３１の一部を構成する。蓄電池９２に蓄えられた電力は、インバータ９３１に給電される。蓄電池９２からインバータ９３１に給電される電力は、直流電力である。この他、図１６に示す電力系統とは異なり、蓄電池９２とインバータ９３１との間に昇圧型のＤＣ－ＤＣコンバータをさらに設けてもよい。インバータ９３１は、直流電力を交流電力に変換する。半導体装置Ａ１０を含めたインバータ９３１は、駆動源９３２に導通している。駆動源９３２は、交流モータおよび変速機を有する。インバータ９３１によって変換された交流電力が駆動源９３２に供給されると、交流モータが回転するとともに、その回転が変速機に伝達される。変速機は、交流モータから伝達された回転数を適宜減じた上で、車両Ｂの駆動軸を回転させる。これにより、車両Ｂが駆動する。車両Ｂの駆動にあたっては、アクセルペダルの変動量などの情報に基づき交流モータの回転数を自在に操作する必要がある。そこで、インバータ９３１における半導体装置Ａ１０は、要求される交流モータの回転数に対応させるべく、周波数が適宜変化された交流電力を出力するために必要である。
【0058】
次に、半導体装置Ａ１０の作用効果について説明する。
【0059】
半導体装置Ａ１０は、絶縁層１１、導電層１２、第１金属層１３、第１半導体素子２１および封止樹脂５０を備える。第１金属層１３は、封止樹脂５０の第１面５２１から露出する第１裏面１３１を有する。封止樹脂５０には、凸部５５が設けられている。凸部５５の第２面５２２は、第１方向ｚにおいて第１裏面１３１よりも第１面５２１から遠くに位置する。さらに封止樹脂５０には、第１方向ｚにおいて第１面５２１が向く側とは反対側に凹む溝部５６が設けられている。溝部５６は、第１方向ｚに視て第１裏面１３１と凸部５５との間に位置する。第１方向ｚにおける溝部５６の寸法ｄは、第１方向ｚおよび溝部５６が延びる方向の各々に対して直交する方向における溝部５６の寸法ｗよりも大きい。封止樹脂５０に凸部５５を設けることにより、図１３に示す封止樹脂５０を形成する工程において、凸部５５の形成にかかる金型の部位に位置する溶融樹脂は、第１方向ｚにおける流動が主体となる。これにより、第１方向ｚに対して直交する方向において、封止樹脂５０を形成する金型から第１金属層１３の第１裏面１３１に向けた溶融樹脂の漏れが抑制される。ここで、金型から漏れた当該溶融樹脂は、第１裏面１３１の周縁１３１Ａ（図９参照）において形成される樹脂バリの発生要因である。そこで、封止樹脂５０に溝部５６を設けることにより、周縁１３１Ａにおいて形成された樹脂バリを除去することができる。したがって、本構成によれば、半導体装置Ａ１０においては、封止樹脂５０から露出する金属層の周縁において形成される樹脂バリの発生を抑制することが可能となる。
【0060】
凸部５５および溝部５６の各々は、第１金属層１３の第１裏面１３１を囲んでいる。本構成をとることにより、第１裏面１３１の周縁１３１Ａにおいて形成される樹脂バリの発生を効果的に抑制できる。
【0061】
溝部５６から、第１金属層１３の端面１３２が露出している。本構成をとることにより、第１金属層１３の第１裏面１３１の周縁１３１Ａにおいて形成された樹脂バリを、より確実に除去できる。
【0062】
封止樹脂５０は、溝部５６の一部を規定する第３面５２３を有する。第３面５２３は、第１方向ｚにおいて封止樹脂５０の第１面５２１と第１金属層１３の第１裏面１３１との間に位置する。本構成をとることにより、第１方向ｚにおける溝部５６の寸法ｄが過大になることを防止できる。さらに、第３面５２３の表面粗さは、第１面５２１の表面粗さよりも大きい。このような表面粗さの相違は、図１５に示すように、レーザ８９の照射により溝部５６が形成されために生じる。
【0063】
絶縁層１１は、封止樹脂５０に覆われている。第１方向ｚに視て、第１金属層１３の第１裏面１３１は、絶縁層１１の周縁１１Ａよりも内方に位置する。本構成をとることにより、周縁１１Ａの近傍は、第１方向ｚにおいて第１裏面１３１が向く側とは反対側から封止樹脂５０に押し当てられたものとなる。これにより、封止樹脂５０から絶縁層１１および導電層１２の脱落を防止できる。
【0064】
導電層１２および第１金属層１３の各々の第１方向ｚの寸法は、絶縁層１１の第１方向ｚの寸法よりも大きい。本構成をとることにより、導電層１２および第１金属層１３の各々の第１方向ｚにおける熱抵抗が低減される。これにより、半導体装置Ａ１０の放熱性をより向上させることができる。
【0065】
〔第２実施形態〕
図１７～図１９に基づき、本開示の第２実施形態にかかる半導体装置Ａ２０について説明する。これらの図において、先述した半導体装置Ａ１０と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図１８の断面位置は、半導体装置Ａ１０を示す図５の断面位置に対応している。図１９の断面位置は、半導体装置Ａ１０を示す図６の断面位置に対応している。
図１７～図１９に基づき、本開示の第２実施形態にかかる半導体装置Ａ２０について説明する。これらの図において、先述した半導体装置Ａ１０と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図１８の断面位置は、半導体装置Ａ１０を示す図５の断面位置に対応している。図１９の断面位置は、半導体装置Ａ１０を示す図６の断面位置に対応している。
【0066】
半導体装置Ａ２０においては、溝部５６の構成が半導体装置Ａ１０の当該構成と異なる。
【0067】
図１７に示すように、溝部５６は、第１溝５６１、第２溝５６２、および２つの第３溝５６３を含む。第１溝５６１および第２溝５６２は、第２方向ｘにおいて第１金属層１３の第１裏面１３１を基準として互いに反対側に位置する。２つの第３溝５６３は、第３方向ｙにおいて第１裏面１３１を基準として互いに反対側に位置する。
【0068】
図１９に示すように、第１溝５６１の第１方向ｚの寸法ｄ１は、第２溝５６２の第１方向ｚの寸法ｄ２よりも大きい。したがって、寸法ｄ２は、寸法ｄ１と異なる。さらに、図１８および図１９に示すように、２つの第３溝５６３の各々の第１方向ｚの寸法ｄ３は、寸法ｄ２以上かつ寸法ｄ３以下である。
【0069】
次に、半導体装置Ａ２０の作用効果について説明する。
【0070】
半導体装置Ａ２０は、絶縁層１１、導電層１２、第１金属層１３、第１半導体素子２１および封止樹脂５０を備える。第１金属層１３は、封止樹脂５０の第１面５２１から露出する第１裏面１３１を有する。封止樹脂５０には、凸部５５が設けられている。凸部５５の第２面５２２は、第１方向ｚにおいて第１裏面１３１よりも第１面５２１から遠くに位置する。さらに封止樹脂５０には、第１方向ｚにおいて第１面５２１が向く側とは反対側に凹む溝部５６が設けられている。溝部５６は、第１方向ｚに視て第１裏面１３１と凸部５５との間に位置する。第１方向ｚにおける溝部５６の寸法ｄは、第１方向ｚおよび溝部５６が延びる方向の各々に対して直交する方向における溝部５６の寸法ｗよりも大きい。したがって、本構成によれば、半導体装置Ａ２０においても、封止樹脂５０から露出する金属層の周縁において形成される樹脂バリの発生を抑制することが可能となる。さらに半導体装置Ａ２０においては、半導体装置Ａ１０と共通する構成を具備することにより、半導体装置Ａ１０と同等の作用効果を奏する。
【0071】
半導体装置Ａ２０においては、溝部５６は、第１金属層１３の第１裏面１３１を基準として互いに反対側に位置する第１溝５６１および第２溝５６２を含む。第２溝５６２の第１方向ｚの寸法ｄ２は、第１溝５６１の第１方向ｚの寸法ｄ１と異なる。ここで、図１３に示す封止樹脂５０を形成する工程において、第１方向ｚに対して直交する方向の回りに絶縁層１１の回転変位が発生することがある。これにより、第１方向ｚと当該回転変位の軸方向との双方に対して直交する方向における第１裏面１３１の周縁１３１Ａ（図９参照）の両側においては、形成される樹脂バリの大きさに差異が生じる。そこで、本構成をとることにより、周縁１３１Ａにおいて形成される樹脂バリの大きさに差異があっても、当該樹脂バリをより確実に除去できる。
【0072】
〔第３実施形態〕
図２０～図２２に基づき、本開示の第３実施形態にかかる半導体装置Ａ３０について説明する。これらの図において、先述した半導体装置Ａ１０と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図２１の断面位置は、半導体装置Ａ１０を示す図６の断面位置に対応している。
図２０～図２２に基づき、本開示の第３実施形態にかかる半導体装置Ａ３０について説明する。これらの図において、先述した半導体装置Ａ１０と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図２１の断面位置は、半導体装置Ａ１０を示す図６の断面位置に対応している。
【0073】
半導体装置Ａ３０においては、第２金属層１５をさらに具備することが、半導体装置Ａ１０の場合と異なる。
【0074】
第２金属層１５は、図２０および図２１に示すように、第１金属層１３の第１裏面１３１に積層されている。第２金属層１５は、第１金属層１３とは異なる金属元素を含む。第２金属層１５は、たとえば銀を含む。第１金属層１３が銅を含み、かつ第２金属層１５が銀を含む場合は、第２金属層１５の熱伝導率が第１金属層１３の熱伝導率よりも高くなる。第２金属層１５は、第１方向ｚにおいて第１金属層１３の第１裏面１３１と同じ側を向く第２裏面１５１を有する。第２裏面１５１は、封止樹脂５０から露出している。
【0075】
図２０に示すように、第１方向ｚに視て、第２裏面１５１は、第１金属層１３の第１裏面１３１の周縁１３１Ａよりも内方に位置する。図２２に示すように、第２裏面１５１は、第１方向ｚにおいて第１裏面１３１と凸部５５の第２面５２２との間に位置する。
【0076】
図２２に示すように、第２金属層１５の第１方向ｚの寸法ｔ２は、第１金属層１３の第１方向ｚの寸法ｔ１よりも小さい。
【0077】
【0078】
半導体装置Ａ３１においては、第２金属層１５の構成が半導体装置Ａ３０の当該構成と異なる。図２３および図２４に示すように、第２金属層１５の第２裏面１５１は、第１方向ｚにおいて凸部５５の第２面５２２を基準として、第１金属層１３の第１裏面１３１とは反対側に位置する。本構成は、図１５に示す溝部５６を凸部５５に形成する工程において、レーザ８９の照射により凸部５５の一部を除去することにより形成される。このため、半導体装置Ａ３１においては、第２面５２２の表面粗さは、封止樹脂５０の第１面５２１の表面粗さよりも大きい。
【0079】
次に、半導体装置Ａ３０の作用効果について説明する。
【0080】
半導体装置Ａ３０は、絶縁層１１、導電層１２、第１金属層１３、第１半導体素子２１および封止樹脂５０を備える。第１金属層１３は、封止樹脂５０の第１面５２１から露出する第１裏面１３１を有する。封止樹脂５０には、凸部５５が設けられている。凸部５５の第２面５２２は、第１方向ｚにおいて第１裏面１３１よりも第１面５２１から遠くに位置する。さらに封止樹脂５０には、第１方向ｚにおいて第１面５２１が向く側とは反対側に凹む溝部５６が設けられている。溝部５６は、第１方向ｚに視て第１裏面１３１と凸部５５との間に位置する。第１方向ｚにおける溝部５６の寸法ｄは、第１方向ｚおよび溝部５６が延びる方向の各々に対して直交する方向における溝部５６の寸法ｗよりも大きい。したがって、本構成によれば、半導体装置Ａ３０においても、封止樹脂５０から露出する金属層の周縁において形成される樹脂バリの発生を抑制することが可能となる。さらに半導体装置Ａ３０においては、半導体装置Ａ１０と共通する構成を具備することにより、半導体装置Ａ１０と同等の作用効果を奏する。
【0081】
半導体装置Ａ３０においては、第１金属層１３の第１裏面１３１に積層されるとともに、第１金属層１３とは異なる金属元素を含む第２金属層１５をさらに備える。第２金属層１５の第２裏面１５１は、封止樹脂５０から露出している。本構成をとることにより、第２金属層１５を介して半導体装置Ａ３０をヒートシンクに取り付けることができる。この場合において、第２金属層１５に含まれる金属元素を、当該ヒートシンクへの取り付けに適した元素とすることができる。
【0082】
〔第４実施形態〕
図２５～図２７に基づき、本開示の第４実施形態にかかる半導体装置Ａ４０について説明する。これらの図において、先述した半導体装置Ａ１０と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図２６の断面位置は、半導体装置Ａ１０を示す図６の断面位置に対応している。
図２５～図２７に基づき、本開示の第４実施形態にかかる半導体装置Ａ４０について説明する。これらの図において、先述した半導体装置Ａ１０と同一または類似の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。ここで、図２６の断面位置は、半導体装置Ａ１０を示す図６の断面位置に対応している。
【0083】
半導体装置Ａ４０においては、封止樹脂５０に設けられた凸部５５の構成が、半導体装置Ａ１０の当該構成と異なる。さらに半導体装置Ａ４０においては、封止樹脂５０には溝部５６が設けられていない。
【0084】
図２５および図２６に示すように、凸部５５は、基部５５１および張出部５５２を含む。基部５５１は、封止樹脂５０の第１面５２１から突出している。基部５５１は、第２面５２２、外周面５５Ａおよび内周面５５Ｂを含む。第１金属層１３の端面１３２は、内周面５５Ｂに覆われている。張出部５５２は、基部５５１から第１方向ｚに対して直交する方向に延びている。張出部５５２は、第１金属層１３の第１裏面１３１に接している。張出部５５２は、第１裏面１３１の周縁１３１Ａにおいて形成される樹脂バリを含む。
【0085】
図２７に示すように、張出部５５２の第１方向ｚの寸法ｈ２は、基部５５１の第１方向ｚの寸法ｈ１よりも小さい。
【0086】
次に、半導体装置Ａ４０の作用効果について説明する。
【0087】
半導体装置Ａ４０は、絶縁層１１、導電層１２、第１金属層１３、第１半導体素子２１および封止樹脂５０を備える。第１金属層１３は、封止樹脂５０の第１面５２１から露出する第１裏面１３１を有する。封止樹脂５０には、凸部５５が設けられている。凸部５５の第２面５２２は、第１方向ｚにおいて第１裏面１３１よりも第１面５２１から遠くに位置する。凸部５５は、第１裏面１３１に接している。本構成をとることにより、図１３に示す封止樹脂５０を形成する工程において、凸部５５の形成にかかる金型の部位に位置する溶融樹脂は、第１方向ｚにおける流動が主体となる。これにより、第１方向ｚに対して直交する方向において、封止樹脂５０を形成する金型から第１金属層１３の第１裏面１３１に向けた溶融樹脂の漏れが抑制される。したがって、本構成によれば、半導体装置Ａ４０においても、封止樹脂５０から露出する金属層の周縁において形成される樹脂バリの発生を抑制することが可能となる。
【0088】
本開示は、先述した実施形態に限定されるものではない。本開示の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【0089】
本開示は、以下の付記に記載した実施形態を含む。
［付記１］
絶縁層と、
前記絶縁層の第１方向の一方側に接合された導電層と、
前記絶縁層を基準として前記導電層とは反対側に位置するとともに、前記絶縁層に接合された第１金属層と、
前記導電層に接合された半導体素子と、
前記導電層および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備え、
前記封止樹脂は、前記第１方向において前記絶縁層を基準として前記第１金属層が位置する側を向く第１面を有し、
前記第１金属層は、前記第１面から露出する第１裏面を有し、
前記封止樹脂には、前記第１面から突出する凸部が設けられており、
前記凸部は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記第１方向において前記第１裏面よりも前記第１面から遠くに位置する第２面を有し、
前記封止樹脂には、前記第１方向に視て前記第１裏面と前記凸部との間に位置するとともに、前記第１方向において前記第１面が向く側とは反対側に凹む溝部が設けられており、
前記第１方向における前記溝部の寸法は、前記第１方向および前記溝部が延びる方向の各々に対して直交する方向における前記溝部の寸法よりも大きい、半導体装置。
［付記２］
前記溝部は、前記第１裏面を囲んでいる、付記１に記載の半導体装置。
［付記３］
前記第１金属層は、前記第１方向に対して直交する方向を向く端面を有し、
前記溝部から前記端面が露出している、付記２に記載の半導体装置。
［付記４］
前記封止樹脂は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記溝部の一部を規定する第３面を有し、
前記第３面は、前記第１方向において前記第１面と前記第１裏面との間に位置する、付記３に記載の半導体装置。
［付記５］
前記第３面の表面粗さは、前記第１面の表面粗さよりも大きい、付記４に記載の半導体装置。
［付記６］
前記溝部は、前記第１裏面を基準として互いに反対側に位置する第１溝および第２溝を含み、
前記第２溝の前記第１方向の寸法は、前記第１溝の前記第１方向の寸法と異なる、付記３に記載の半導体装置。
［付記７］
絶縁層と、
前記絶縁層の第１方向の一方側に接合された導電層と、
前記絶縁層を基準として前記導電層とは反対側に位置するとともに、前記絶縁層に接合された第１金属層と、
前記導電層に接合された半導体素子と、
前記導電層および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備え、
前記封止樹脂は、前記第１方向において前記絶縁層を基準として前記第１金属層が位置する側を向く第１面を有し、
前記第１金属層は、前記第１面から露出する第１裏面を有し、
前記封止樹脂には、前記第１面から突出する凸部が設けられており、
前記凸部は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記第１方向において前記第１裏面よりも前記第１面から遠くに位置する第２面を有し、
前記凸部は、前記第１裏面に接している、半導体装置。
［付記８］
前記凸部は、前記第１面から突出する基部と、前記基部から前記第１方向に対して直交する方向に延びる張出部と、を有し、
前記張出部は、前記第１裏面に接している、付記７に記載の半導体装置。
［付記９］
前記張出部の前記第１方向の寸法は、前記基部の前記第１方向の寸法よりも小さい、付記８に記載の半導体装置。
［付記１０］
前記凸部は、前記第１裏面を囲んでいる、付記１ないし９のいずれかに記載の半導体装置。
［付記１１］
前記絶縁層は、前記封止樹脂に覆われており、
前記第１方向に視て、前記第１裏面は、前記絶縁層の周縁よりも内方に位置する、付記１０に記載の半導体装置。
［付記１２］
前記第１裏面に積層されるとともに、前記第１金属層とは異なる金属元素を含む第２金属層をさらに備え、
前記第２金属層は、前記第１方向において前記第１裏面と同じ側を向く第２裏面を有し、
前記第２裏面は、前記封止樹脂から露出している、付記１１に記載の半導体装置。
［付記１３］
前記第２金属層の前記第１方向の寸法は、前記第１金属層の前記第１方向の寸法よりも小さい、付記１２に記載の半導体装置。
［付記１４］
前記第１方向に視て、前記第２裏面は、前記第１裏面の周縁よりも内方に位置しており、
前記第２裏面は、前記第１方向において前記第１裏面と前記第２面との間に位置する、付記１３に記載の半導体装置。
［付記１５］
前記半導体素子に導通する端子をさらに備え、
前記半導体素子および前記端子の各々は、前記導電層に導電接合されている、付記１１に記載の半導体装置。
［付記１６］
絶縁層の第１方向の両側に個別に接合された導電層および第１金属層の各々を形成する工程と、
前記導電層に半導体素子を接合する工程と、
前記第１方向において前記絶縁層を基準として前記第１金属層が位置する側を向く第１面を有するとともに、前記導電層および前記半導体素子を覆う封止樹脂を形成する工程と、
前記第１方向において前記第１面が向く側とは反対側に凹む溝部を前記封止樹脂に形成する工程と、を備え、
前記封止樹脂を形成する工程では、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向く前記第１金属層の第１裏面を前記第１面から露出させる工程と、前記第１面から突出する凸部を前記封止樹脂に形成する工程と、を含み、
前記凸部は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記第１方向において前記第１裏面よりも前記第１面から遠くに位置する第２面を有し、
前記溝部を形成する工程では、前記第１方向に視て前記第１裏面と前記凸部との間に位置するように前記溝部が形成され、
前記第１方向における前記溝部の寸法は、前記第１方向および前記溝部が延びる方向の各々に対して直交する方向における前記溝部の寸法よりも大きい、半導体装置の製造方法。
［付記１７］
前記溝部は、レーザ照射により前記封止樹脂の一部を除去することによって形成される、付記１６に記載の半導体装置の製造方法。
［付記１８］
前記溝部を形成する工程では、前記第１方向に対して直交する方向を向く前記第１金属層の端面を前記溝部から露出させる、付記１７に記載の半導体装置の製造方法。
［付記１９］
駆動源と、
付記１５に記載の半導体装置と、を備え、
前記半導体装置は、前記駆動源に導通している、車両。
［付記１］
絶縁層と、
前記絶縁層の第１方向の一方側に接合された導電層と、
前記絶縁層を基準として前記導電層とは反対側に位置するとともに、前記絶縁層に接合された第１金属層と、
前記導電層に接合された半導体素子と、
前記導電層および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備え、
前記封止樹脂は、前記第１方向において前記絶縁層を基準として前記第１金属層が位置する側を向く第１面を有し、
前記第１金属層は、前記第１面から露出する第１裏面を有し、
前記封止樹脂には、前記第１面から突出する凸部が設けられており、
前記凸部は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記第１方向において前記第１裏面よりも前記第１面から遠くに位置する第２面を有し、
前記封止樹脂には、前記第１方向に視て前記第１裏面と前記凸部との間に位置するとともに、前記第１方向において前記第１面が向く側とは反対側に凹む溝部が設けられており、
前記第１方向における前記溝部の寸法は、前記第１方向および前記溝部が延びる方向の各々に対して直交する方向における前記溝部の寸法よりも大きい、半導体装置。
［付記２］
前記溝部は、前記第１裏面を囲んでいる、付記１に記載の半導体装置。
［付記３］
前記第１金属層は、前記第１方向に対して直交する方向を向く端面を有し、
前記溝部から前記端面が露出している、付記２に記載の半導体装置。
［付記４］
前記封止樹脂は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記溝部の一部を規定する第３面を有し、
前記第３面は、前記第１方向において前記第１面と前記第１裏面との間に位置する、付記３に記載の半導体装置。
［付記５］
前記第３面の表面粗さは、前記第１面の表面粗さよりも大きい、付記４に記載の半導体装置。
［付記６］
前記溝部は、前記第１裏面を基準として互いに反対側に位置する第１溝および第２溝を含み、
前記第２溝の前記第１方向の寸法は、前記第１溝の前記第１方向の寸法と異なる、付記３に記載の半導体装置。
［付記７］
絶縁層と、
前記絶縁層の第１方向の一方側に接合された導電層と、
前記絶縁層を基準として前記導電層とは反対側に位置するとともに、前記絶縁層に接合された第１金属層と、
前記導電層に接合された半導体素子と、
前記導電層および前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備え、
前記封止樹脂は、前記第１方向において前記絶縁層を基準として前記第１金属層が位置する側を向く第１面を有し、
前記第１金属層は、前記第１面から露出する第１裏面を有し、
前記封止樹脂には、前記第１面から突出する凸部が設けられており、
前記凸部は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記第１方向において前記第１裏面よりも前記第１面から遠くに位置する第２面を有し、
前記凸部は、前記第１裏面に接している、半導体装置。
［付記８］
前記凸部は、前記第１面から突出する基部と、前記基部から前記第１方向に対して直交する方向に延びる張出部と、を有し、
前記張出部は、前記第１裏面に接している、付記７に記載の半導体装置。
［付記９］
前記張出部の前記第１方向の寸法は、前記基部の前記第１方向の寸法よりも小さい、付記８に記載の半導体装置。
［付記１０］
前記凸部は、前記第１裏面を囲んでいる、付記１ないし９のいずれかに記載の半導体装置。
［付記１１］
前記絶縁層は、前記封止樹脂に覆われており、
前記第１方向に視て、前記第１裏面は、前記絶縁層の周縁よりも内方に位置する、付記１０に記載の半導体装置。
［付記１２］
前記第１裏面に積層されるとともに、前記第１金属層とは異なる金属元素を含む第２金属層をさらに備え、
前記第２金属層は、前記第１方向において前記第１裏面と同じ側を向く第２裏面を有し、
前記第２裏面は、前記封止樹脂から露出している、付記１１に記載の半導体装置。
［付記１３］
前記第２金属層の前記第１方向の寸法は、前記第１金属層の前記第１方向の寸法よりも小さい、付記１２に記載の半導体装置。
［付記１４］
前記第１方向に視て、前記第２裏面は、前記第１裏面の周縁よりも内方に位置しており、
前記第２裏面は、前記第１方向において前記第１裏面と前記第２面との間に位置する、付記１３に記載の半導体装置。
［付記１５］
前記半導体素子に導通する端子をさらに備え、
前記半導体素子および前記端子の各々は、前記導電層に導電接合されている、付記１１に記載の半導体装置。
［付記１６］
絶縁層の第１方向の両側に個別に接合された導電層および第１金属層の各々を形成する工程と、
前記導電層に半導体素子を接合する工程と、
前記第１方向において前記絶縁層を基準として前記第１金属層が位置する側を向く第１面を有するとともに、前記導電層および前記半導体素子を覆う封止樹脂を形成する工程と、
前記第１方向において前記第１面が向く側とは反対側に凹む溝部を前記封止樹脂に形成する工程と、を備え、
前記封止樹脂を形成する工程では、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向く前記第１金属層の第１裏面を前記第１面から露出させる工程と、前記第１面から突出する凸部を前記封止樹脂に形成する工程と、を含み、
前記凸部は、前記第１方向において前記第１面と同じ側を向くとともに、前記第１方向において前記第１裏面よりも前記第１面から遠くに位置する第２面を有し、
前記溝部を形成する工程では、前記第１方向に視て前記第１裏面と前記凸部との間に位置するように前記溝部が形成され、
前記第１方向における前記溝部の寸法は、前記第１方向および前記溝部が延びる方向の各々に対して直交する方向における前記溝部の寸法よりも大きい、半導体装置の製造方法。
［付記１７］
前記溝部は、レーザ照射により前記封止樹脂の一部を除去することによって形成される、付記１６に記載の半導体装置の製造方法。
［付記１８］
前記溝部を形成する工程では、前記第１方向に対して直交する方向を向く前記第１金属層の端面を前記溝部から露出させる、付記１７に記載の半導体装置の製造方法。
［付記１９］
駆動源と、
付記１５に記載の半導体装置と、を備え、
前記半導体装置は、前記駆動源に導通している、車両。
【符号の説明】
【0090】
Ａ１０，Ａ２０，Ａ３０，Ａ４０：半導体装置
１１：絶縁層
１１Ａ：周縁
１２：導電層
１２１：搭載面
１３：放熱層
１３１：第１裏面
１３１Ａ：周縁
１３２：端面
１４：ゲート配線層
１５：第２金属層
１５１：第２裏面
２１：第１半導体素子
２１１：第１電極
２１２：第２電極
２１３：第１ゲート電極
２２：第２半導体素子
２２１：第３電極
２２２：第４電極
２２３：第２ゲート電極
２９：導電接合層
３１：第１端子
３１１：第１基部
３１２：第１接合部
３２：第２端子
３２１：第２基部
３２２：第２接合部
３２３：第３接合部
３３：第１信号端子
３４：第２信号端子
４１：第１導通部材
４２：第２導通部材
４３：第３導通部材
５０：封止樹脂
５１：頂面
５２１：第１面
５２２：第２面
５２３：第３面
５３：第１側面
５４：第２側面
５５：凸部
５５Ａ：外周面
５５Ｂ：内周面
５５１：基部
５５２：張出部
５６：溝部
５６１～５６３：第１溝～第３溝
８１：第１導体層
８２：第２導体層
８９：レーザ
９１：車載充電器
９２：蓄電池
９３：駆動系統
９３１：インバータ
９３２：駆動源
ｚ：第１方向
ｘ：第２方向
ｙ：第３方向
１１：絶縁層
１１Ａ：周縁
１２：導電層
１２１：搭載面
１３：放熱層
１３１：第１裏面
１３１Ａ：周縁
１３２：端面
１４：ゲート配線層
１５：第２金属層
１５１：第２裏面
２１：第１半導体素子
２１１：第１電極
２１２：第２電極
２１３：第１ゲート電極
２２：第２半導体素子
２２１：第３電極
２２２：第４電極
２２３：第２ゲート電極
２９：導電接合層
３１：第１端子
３１１：第１基部
３１２：第１接合部
３２：第２端子
３２１：第２基部
３２２：第２接合部
３２３：第３接合部
３３：第１信号端子
３４：第２信号端子
４１：第１導通部材
４２：第２導通部材
４３：第３導通部材
５０：封止樹脂
５１：頂面
５２１：第１面
５２２：第２面
５２３：第３面
５３：第１側面
５４：第２側面
５５：凸部
５５Ａ：外周面
５５Ｂ：内周面
５５１：基部
５５２：張出部
５６：溝部
５６１～５６３：第１溝～第３溝
８１：第１導体層
８２：第２導体層
８９：レーザ
９１：車載充電器
９２：蓄電池
９３：駆動系統
９３１：インバータ
９３２：駆動源
ｚ：第１方向
ｘ：第２方向
ｙ：第３方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】