IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ ローム株式会社の特許一覧

<>
  • 特開-半導体装置 図1
  • 特開-半導体装置 図2
  • 特開-半導体装置 図3
  • 特開-半導体装置 図4
  • 特開-半導体装置 図5
  • 特開-半導体装置 図6
  • 特開-半導体装置 図7
< >
(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】P2024039428
(43)【公開日】2024-03-22
(54)【発明の名称】半導体装置
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/60 20060101AFI20240314BHJP
   H01L 21/3205 20060101ALI20240314BHJP
【FI】
H01L21/60 321E
H01L21/88 R
H01L21/88 T
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022143974
(22)【出願日】2022-09-09
(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】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】吉田 一樹
【テーマコード(参考)】
5F033
【Fターム(参考)】
5F033HH07
5F033HH08
5F033HH11
5F033HH14
5F033HH18
5F033HH19
5F033HH33
5F033RR03
5F033RR04
5F033RR06
5F033RR08
5F033RR22
5F033VV07
5F033WW01
5F033XX08
5F033XX22
(57)【要約】
【課題】はんだの過度な広がりを抑制する。
【解決手段】半導体装置10は、半導体層32と、前記半導体層32上に配置された第1パッド部40と、半導体層32上に配置され、第1パッド部40の上面を露出させる第1開口部43を有する第2絶縁層42と、平面視で第1パッド部40と重なる位置に配置された第1導電部材22と、第1パッド部40と第1導電部材22との間に少なくとも一部が設けられ、両者を電気的に接続するのに用いられるはんだ層19と、第1開口部43内に配置され、第1パッド部40の上面から突出するダム部45と、を備える。ダム部45は、第1開口部43の側面43Aに離隔して対向する対向面45Aと、対向面45Aの反対側に位置する規制面45Bとを有する。
【選択図】図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体層と、
前記半導体層上に配置されたパッド部と、
前記半導体層上に配置され、前記パッド部の上面を露出させる開口部を有する絶縁層と、
平面視で前記パッド部と重なる位置に配置された導電部材と、
前記パッド部と前記導電部材との間に少なくとも一部が設けられ、両者を電気的に接続するのに用いられるはんだ層と、
前記開口部内に配置され、前記パッド部の上面から突出するダム部と、を備え、
前記ダム部は、前記開口部の側面に離隔して対向する対向面と、前記対向面の反対側に位置する規制面とを有する、半導体装置。
【請求項2】
前記ダム部は、平面視で線状に延びる形状であり、
前記ダム部の前記対向面と前記開口部の側面とによって挟まれたダム領域が形成されている、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】
前記ダム部は、平面視で環状であり、
前記ダム領域は、平面視で環状である、請求項2に記載の半導体装置。
【請求項4】
前記ダム部は、平面視で閉じた環状であり、
前記ダム領域は、平面視で閉じた環状である、請求項3に記載の半導体装置。
【請求項5】
平面視において、前記ダム部の幅は、50μm以上である、請求項2に記載の半導体装置。
【請求項6】
前記ダム部は、柱状である、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項7】
平面視において、前記ダム部の前記規制面は、前記導電部材の縁よりも内側に位置している、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項8】
平面視において、前記ダム部の前記対向面は、前記導電部材の縁よりも内側に位置している、請求項7に記載の半導体装置。
【請求項9】
前記ダム部の上面の高さ位置は、前記絶縁層における前記開口部の側面に連続する上面の高さ位置と同じである、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項10】
前記開口部の側面と前記ダム部の前記対向面との間の距離は、50μm以上である、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項11】
前記ダム部は、前記絶縁層と同じ材料により形成されている、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項12】
前記はんだ層は、前記ダム部の前記対向面と前記開口部の側面との間に位置する部分を含む、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項13】
前記パッド部の前記上面と前記はんだ層との間に設けられた金属層を備え、
前記金属層は、前記対向面および前記規制面を介して、前記パッド部の上面と前記ダム部の上面とに跨って形成されている、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項14】
前記金属層は、前記開口部の側面を介して、前記パッド部の上面と前記絶縁層における前記開口部の側面に連続する上面とに跨って形成されている、請求項13に記載の半導体装置。
【請求項15】
前記金属層は、前記パッド部に接するTi層と、前記Ti層上に配置されるNi層と、前記Ni層上に配置されるAg層とを含む、請求項13に記載の半導体装置。
【請求項16】
前記はんだ層は、前記ダム部と前記導電部材との間に位置する部分を含む、請求項13に記載の半導体装置。
【請求項17】
前記絶縁層は、ポリイミド層である、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項18】
前記導電部材は、Cuクリップである、請求項1に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体パッケージにおいて、板状の金属クリップを半導体素子(ダイ)の上面に接続することにより電気的接続を提供することができる。このような金属クリップを採用することにより、従来のワイヤボンディングに比べてパッケージの放熱性向上および低抵抗化を実現できることが知られている。
【0003】
特許文献1には、ダイとクリップの接着方法が開示されている。ダイを基板の上に載置し、次いで、ダイおよび基板の上にクリップを載置して、基板/ダイ/クリップパッケージが形成される。
【0004】
金属クリップのような導電部材に接続される半導体素子の上面には、絶縁層と、絶縁層から露出されたパッド部が形成されている。パッド部の上面と導電部材との間に、はんだを設け、次いで、熱処理を行うことにより、パッド部と導電部材との電気的接続を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特表2018-504788号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
半導体素子のパッド部と導電部材とを接続するはんだは、熱処理の際に、半導体素子の上面に沿って広がることがあり得る。はんだがパッド部をはみだすと、意図しない短絡の要因となり得る。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一態様である半導体装置は、半導体層と、前記半導体層上に配置されたパッド部と、前記半導体層上に配置され、前記パッド部の上面を露出させる開口部を有する絶縁層と、平面視で前記パッド部と重なる位置に配置された導電部材と、前記パッド部と前記導電部材との間に少なくとも一部が設けられ、両者を電気的に接続するのに用いられるはんだ層と、前記開口部内に配置され、前記パッド部の上面から突出するダム部と、を備え、前記ダム部は、前記開口部の側面に離隔して対向する対向面と、前記対向面の反対側に位置する規制面とを有する。
【発明の効果】
【0008】
上記半導体装置によれば、はんだの過度な広がりを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1図1は、一実施形態に係る例示的な半導体装置の概略斜視図である。
図2図2は、一実施形態に係る例示的な半導体装置の概略平面図である。
図3図3は、半導体素子の概略平面図である。
図4図4は、図3の4-4線断面図である。
図5図5は、半導体素子に含まれる例示的なトランジスタを示す概略断面図である。
図6図6は、変更例のダム部を示す概略平面図である。
図7図7は、変更例のダム部を示す概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、添付図面を参照して本開示における半導体装置の実施形態を説明する。
なお、説明を簡単かつ明確にするために、図面に示される構成要素は必ずしも一定の縮尺で描かれていない。また、理解を容易にするために、断面図では、ハッチング線が省略されている場合がある。添付の図面は、本開示の実施形態を例示するに過ぎず、本開示を制限するものとみなされるべきではない。
【0011】
以下の詳細な記載は、本開示の例示的な実施形態を具体化する装置、システム、および方法を含む。この詳細な記載は本来説明のためのものに過ぎず、本開示の実施形態またはこのような実施形態の適用および使用を限定することを意図していない。
【0012】
[半導体装置の概略構造]
図1及び図2を参照して、半導体装置10の概略構造について説明する。
図1は、一実施形態に係る例示的な半導体装置10の概略斜視図である。図2は、半導体装置10を上方から視た平面図である。図2では、半導体素子20の上面の形状を簡略化して示している。また、図2では、第1導電部材22および第2導電部材24の図示を省略している。
【0013】
なお、本開示において使用される「平面視」という用語は、図1に示される互いに直交するXYZ軸のZ方向に半導体装置10を視ることをいう。
半導体装置10は、たとえば、直方体状を有している。半導体装置10は、たとえば、平面視矩形状であってよい。半導体装置10のサイズは特に限定されない。
【0014】
半導体装置10は、たとえば、リードフレーム構造を有するものであってよい。図1の例では、半導体装置10は、導電板12と、第1導電端子14と、第2導電端子16と、半導体素子20とを含む。半導体素子20は、導電板12に実装されている。また、図1の例では、半導体装置10は、半導体素子20を第1導電端子14に接続する第1導電部材22と、半導体素子20を第2導電端子16に接続する第2導電部材24とを含む。半導体装置10は、半導体素子20を封止する封止部材26を含む。
【0015】
半導体装置10は、たとえば、表面実装型のパッケージとすることができる。詳細な図示は省略するが、導電板12、第1導電端子14、および第2導電端子16は各々、封止部材26から半導体装置10の裏面に部分的に露出する外部接続面(それぞれの下面)を有している。導電板12、第1導電端子14、および第2導電端子16の外部接続面は、半導体装置10が図示しない実装基板に実装された際に実装基板に電気的に接続される。
【0016】
導電板12、第1導電端子14、第2導電端子16は、たとえば、Cuまたはアルミニウム(Al)等の金属材料で形成されている。
導電板12、第1導電端子14、および第2導電端子16は、任意の形状(外形)および厚さを有し得る。なお、厚さとは、Z方向の寸法(長さ)を意味する。図1の例では、導電板12、第1導電端子14、および第2導電端子16の各々は、平板状である。第1導電端子14および第2導電端子16は、導電板12の一辺(図1ではY方向に沿った辺)に隣接して配置されている。
【0017】
導電板12は、導電性接合材18を介して半導体素子20が接合される接合面12Sを含む。導電性接合材18には、たとえば、はんだまたは導電性ペーストを用いることができる。はんだは、たとえば、錫(Sn)-銀(Ag)-銅(Cu)系等の鉛(Pb)フリーはんだであってもよいし、Sn-Pb-Ag系等の鉛含有はんだであってもよい。導電性ペーストの一例はAgペーストである。
【0018】
第1導電端子14は、導電性接合材18と同様の導電性接合材(図示略)を介して第1導電部材22が接合される接合面14Sを含む。第2導電端子16は、導電性接合材18と同様の導電性接合材(図示略)を介して第2導電部材24が接合される接合面16Sを含む。
【0019】
第1導電端子14の接合面14Sおよび第2導電端子16の接合面16Sは、Z方向において導電板12の接合面12Sよりも高い位置(すなわち、接合面12Sよりも上方)に設けられてもよい。たとえば、第1導電端子14および第2導電端子16は、導電板12よりも少なくとも部分的に厚く形成されてもよい。この構成では、半導体素子20と第1導電端子14とを接続する第1導電部材22の長さ(接続距離)および半導体素子20と第2導電端子16とを接続する第2導電部材24の長さ(接続距離)を短くすることができる。
【0020】
第1導電部材22および第2導電部材24は、任意の形状(外形)および厚さを有し得る。図1の例では、第1導電部材22および第2導電部材24の各々は、ブリッジ形状を有している。
【0021】
第1導電部材22および第2導電部材24は、たとえば、Cuまたはアルミニウム(Al)等の金属材料で形成されている。なお、ブリッジ形状を有する導電部材はクリップとも呼ばれ得る。たとえば、Cuで形成されたクリップはCuクリップと呼ばれ得る。
【0022】
第1導電部材22は、第1端部22Fと、第2端部22Rと、それら第1端部22Fと第2端部22Rとの間に位置する中間部22Mとを含む。第1端部22Fは、平板部である。図1の例では、第1端部22Fは平面視略L字形状の外形形状を有する平板部であり、はんだを含むはんだ層19(図示略)により半導体素子20に接合されている。はんだ層19に含まれるはんだは、たとえば、錫(Sn)-銀(Ag)-銅(Cu)系等の鉛(Pb)フリーはんだであってもよいし、Sn-Pb-Ag系等の鉛含有はんだであってもよい。第1導電部材22と半導体素子20との接合構造の詳細については後述する。
【0023】
第2端部22Rは、平板部である。図1の例では、第2端部22Rは平面視矩形状の平板部であり、第1導電端子14の接合面14Sに、導電性接合材18と同様の導電性接合材(図示略)を介して接合されている。中間部22Mは、段状に屈曲されており、第1端部22Fと第2端部22Rとをブリッジ形状に接続する。
【0024】
同様に、第2導電部材24は、第1端部24Fと、第2端部24Rと、それら第1端部24Fと第2端部24Rとの間に位置する中間部24Mとを含む。第1端部24Fは、平板部である。図1の例では、第1端部24Fは平面視矩形状の平板部であり、はんだ層19と同様のはんだ層(図示略)によって半導体素子20に接合されている。第2端部24Rは、平板部である。図1の例では、第2端部24Rは、平面視矩形状の平板部であり、第2導電端子16の接合面16Sに導電性接合材18と同様の導電性接合材(図示略)を介して接合されている。平面視において、第2端部24Rは、第1端部24Fよりも大きなサイズで形成されてよい。中間部24Mは、段状に屈曲されており、第1端部24Fと第2端部24Rとをブリッジ形状に接続する。
【0025】
封止部材26は、半導体装置10のパッケージ外形を画定し得る。封止部材26は、半導体素子20とともに、導電板12、第1導電端子14の一部、第2導電端子16の一部、第1導電部材22、および第2導電部材24を封止する。封止部材26は、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂材料によって形成されていてよい。一例では、封止部材26は、絶縁性樹脂材料をモールドすることによって形成され得る。
【0026】
[半導体素子]
図2図4を参照して、半導体素子20について説明する。
図3は、図2に示す半導体素子20の上面の部分拡大図である。図4は、図3の4-4線における半導体装置10の断面図である。図4では、封止部材26の図示を省略している。
【0027】
半導体素子20は、トランジスタ等のスイッチング素子であってよい。半導体素子20は、たとえば、金属-酸化膜-半導体電界効果トランジスタ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)、金属-絶縁体-半導体電界効果トランジスタ(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor,MISFET)、または高電子移動度トランジスタ(High Electron Mobility Transistor,HEMT)を含み得る。
【0028】
図4に示すように、半導体素子20は、半導体基板31と、半導体層32と、第1絶縁層33とを含む。半導体層32及び第1絶縁層33には、たとえば、上述したトランジスタ等が形成されている。半導体素子20は更に、半導体層32及び第1絶縁層33の各々の内部または層間に設けられ、トランジスタ等の電極を構成する導電層(図示略)を備えていてもよい。
【0029】
半導体基板31は、たとえば、平面視矩形状の基板である。半導体基板31は、第1面31Aと、第1面31Aとは反対側に位置する第2面31Bとを含む。半導体基板31としては、たとえばシリコン(Si)基板を用いることができる。あるいはSi基板に代えて、シリコンカーバイド(SiC)基板、窒化ガリウム(GaN)基板、またはサファイア基板を用いることもできる。
【0030】
半導体層32は、半導体基板31の第1面31A上に設けられている。半導体層32は、第1面32Aと、第1面32Aとは反対側に位置する第2面32Bとを含む。図4の例では、半導体層32の第2面32Bは、半導体基板31の第1面31Aに接している。半導体層32の第2面32Bは、たとえば半導体基板31の第1面31Aの全面を覆うように形成されている。半導体層32は、たとえばシリコン(Si)、炭化ケイ素(SiC)、ヒ化ガリウム(GaAs)、または窒化ガリウム(GaN)等の半導体材料のうちいずれか1つを含む材料によって構成され得る。半導体層32は、たとえば、エピタキシャル層である。
【0031】
第1絶縁層33は、半導体層32の第1面32A上に設けられている。第1絶縁層33は、第1面33Aと、第1面33Aとは反対側に位置する第2面33Bとを含む。図4の例では、第1絶縁層33の第2面33Bは、半導体層32の第1面32Aに接している。第1絶縁層33は、たとえば、二酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)、酸窒化シリコン(SiON)、アルミナ(Al)、AlN、および酸窒化アルミニウム(AlON)のうちいずれか1つを含む材料によって構成され得る。第1絶縁層33の一例は、二酸化シリコン(SiO)等の酸化物によって構成される酸化物層である。
【0032】
図2図4に示すように、半導体素子20は、第1パッド部40及び第2パッド部41と、第2絶縁層42とを備える。なお、図2では、第2絶縁層42を破線で示している。
第1パッド部40および第2パッド部41は、第1絶縁層33の第1面33A上に設けられている。第1パッド部40および第2パッド部41の各々は、第1絶縁層33を介して半導体層32上に配置されている。第1パッド部40および第2パッド部41の各々は、たとえば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、AlCu合金、タングステン(W)、チタン(Ti)、窒化チタン(TiN)のうち少なくとも1つを含む任意の導体材料によって構成することができる。
【0033】
第1パッド部40および第2パッド部41は、半導体層32及び第1絶縁層33に形成されるトランジスタ等の電極に電気的に接続されている電極パッドである。第1パッド部40および第2パッド部41は、第1絶縁層33に設けられたビア等を介してトランジスタ等の電極に電気的に接続されていてもよいし、当該電極と一体に形成されていてもよい。
【0034】
第1パッド部40および第2パッド部41は、第1絶縁層33の第1面33A上において、互いに離間して配置されている。一例では、第1パッド部40は、トランジスタのソース電極に電気的に接続されているソースパッドであり、第2パッド部は、トランジスタのゲート電極に電気的に接続されているゲートパッドである。
【0035】
図2に示すように、第1パッド部40の一例は、平面視において、第1絶縁層33の中央部分、すなわち、半導体基板31の中央に位置するように配置されている。また、第1パッド部40の一例は、平面視において、Y方向に延びる矩形状の1つの角部を凹ませた略L字形状を有している。
【0036】
第2パッド部41の一例は、平面視において、第1絶縁層33の外縁、すなわち、半導体基板31の外縁と、第1パッド部40における凹ませた角部の縁との間において、第1パッド部40から離隔して配置されている。また、第2パッド部41の一例は、平面視矩形状を有している。なお、平面視における第1パッド部40および第2パッド部41の各々の配置および形状は特に限定されるものでなく、任意に変更できる。
【0037】
図2図4に示すように、第2絶縁層42は、第1絶縁層33の第1面33A上に配置されるとともに、第1パッド部40および第2パッド部41の外周部分を部分的に覆っている。第1絶縁層33の第1面33A上において、第1パッド部40と第2パッド部41とは、第2絶縁層42によって互いに絶縁されている。
【0038】
第2絶縁層42は、平面視において、第1パッド部40の一部を露出させる第1開口部43および第2パッド部41の一部を露出させる第2開口部44を有している。第1開口部43および第2開口部44は、それぞれ独立した開口部であり、互いに接続される部分を有していない。
【0039】
第1開口部43は、平面視において、第1パッド部40に相似する略L字形状を有しており、第1パッド部40よりも一回り小さいサイズを有している。たとえば、第1開口部43は、第1パッド部40の外縁に沿って形成される。そして、第2絶縁層42における第1開口部43の周囲に位置する部分は、第1パッド部40の上面における外縁から一定長さの範囲を全体的に覆っている。
【0040】
第2開口部44は、平面視において、第2パッド部41に相似する矩形状を有しており、第2パッド部41よりも一回り小さいサイズを有している。たとえば、第2開口部44は、第2パッド部41の外縁に沿って形成される。そして、第2絶縁層42における第2開口部44の周囲に位置する部分は、第2パッド部41の上面における外縁から一定長さの範囲を全体的に覆っている。
【0041】
なお、平面視における第2絶縁層42の形状は、第1開口部43および第2開口部44を有し、第1絶縁層33の第1面33A上において、第1パッド部40と第2パッド部41とを絶縁できる形状であればよい。図2図4に示す一例では、第2絶縁層42は、第2絶縁層42A,42Bの2つに分割して設けられている。第2絶縁層42Aは、平面視において、第1パッド部40と第1絶縁層33の第1面33Aとの間に跨って配置され、第1パッド部40の外縁に沿って延びる一定幅の環状に形成されている。第2絶縁層42Bは、平面視において、第2パッド部41と第1絶縁層33の第1面33Aとの間に跨って配置され、第2パッド部41の外縁に沿って延びる一定幅の環状に形成されている。また、第2絶縁層42は、一つながりの層により形成されていてもよい。この場合、第2絶縁層42は、第1絶縁層33の第1面33A上の全体を覆う層であってもよい。
【0042】
第2絶縁層42は、たとえば、ポリイミド等の絶縁材料によって構成され得る。また、第2絶縁層42と第1絶縁層33との間、ならびに第2絶縁層42と第1パッド部40および第2パッド部41との間には、その他の層が設けられていてもよい。図4に示す一例では、第2絶縁層42と第1絶縁層33との間、ならびに第2絶縁層42と第1パッド部40および第2パッド部41との間には、SiN層34が設けられている。
【0043】
第1パッド部40は、第2絶縁層42の第1開口部43から露出する部分の上面において、はんだ層19によって第1導電部材22の第1端部22Fの下面に接合されている。同様に、第2パッド部41は、第2絶縁層42の第2開口部44から露出する部分の上面において、はんだ層(図示略)により第2導電部材24の第1端部24Fの下面に接合されている。
【0044】
[第1パッド部と第1導電部材との接合構造の詳細]
次に、第1パッド部40と第1導電部材22との間の詳細な接合構造について説明する。以下では、第2絶縁層42の側面であって、第1開口部43側を向く側面を、第1開口部43の側面43Aという。
【0045】
図3および図4に示すように、半導体素子20は、第2絶縁層42(42A)の第1開口部43内に配置され、第1パッド部40の上面から突出するダム部45を備える。ダム部45は、第1パッド部40と第1導電部材22とを接合するはんだ層19を形成するための加熱処理(リフロー処理)において、第1開口部43の側面43Aに向かって広がる溶融はんだの広がりを抑制するための構成である。
【0046】
ダム部45は、平面視で線状に延びる形状の壁である。図3に示す一例では、ダム部45は、第1開口部43に沿って線状に延びる閉じた環状に形成されている。ダム部45は、第1開口部43の側面43Aに離隔して対向する側面である対向面45Aと、対向面45Aと反対側に位置する側面である規制面45Bとを有する。また、ダム部45は、対向面45Aおよび規制面45Bに連続する上面45Cを有する。
【0047】
図4に示すように、ダム部45の断面形状、すなわち、ダム部45の延びる方向に直交する断面形状は、たとえば、矩形状である。この場合、ダム部45の対向面45A及び規制面45Bは、第1パッド部40の上面に直交する面であるとともに、互いに平行である。ダム部45の上面45Cは、第1パッド部40の上面に平行な面であり、対向面45A及び規制面45Bに対して直交する。
【0048】
ダム部45の断面形状は、矩形以外の形状、たとえば、台形状、三角形状であってもよい。つまり、ダム部45の対向面45A及び規制面45Bの一方または両方は、第1パッド部40の上面に直交する面に対して傾斜していてもよい。ダム部45の上面45Cは、第1パッド部40の上面に平行な面に対して傾斜していてもよい。たとえば、ダム部45の上面45Cは、規制面45B側から対向面45A側に向かって下降傾斜していてもよいし、対向面45A側から規制面45B側に向かって下降傾斜していてもよい。また、ダム部45の断面形状が三角形状である場合、ダム部45の上面45Cは省略される。
【0049】
平面視において、第1開口部43の側面43Aとダム部45の対向面45Aとの間の距離D1(図3参照)は、たとえば、50μm以上であり、好ましくは50μm以上100μm以下である。距離D1は、一定であってもよい。また、ダム部45は、ダム部45の延びる方向および突出方向(Z方向)の一方または両方において距離D1が異なる部分を有していてもよい。
【0050】
平面視において、対向面45Aと規制面45Bとの間の距離であるダム部45の幅H(図3参照)は、たとえば、50μm以上であり、好ましくは50μm以上100μm以下である。ダム部45の幅Hは、一定であってもよい。また、ダム部45は、ダム部45の延びる方向および突出方向(Z方向)の一方または両方において幅Hが異なる部分を有していてもよい。
【0051】
図3に示す一例では、ダム部45は、平面視で、第1導電部材22の縁22Aよりも内側(第1開口部43の側面43Aからより遠い位置)に配置されている。この場合、平面視で、ダム部45の対向面45Aおよび規制面45Bは共に、第1導電部材22の縁22Aよりも内側に位置する。また、この場合において、平面視における第1導電部材22の縁22Aとダム部45の対向面45Aとの間の距離D2は、たとえば、50μm以上100μm以下である。距離D2は、一定であってもよいし、ダム部45の延びる方向における位置ごとに異なっていてもよい。
【0052】
図4に示す一例では、ダム部45の上面45Cの高さ位置(Z方向位置)は、たとえば、第1開口部43の側面43Aの上端の高さ位置と同じである。また、ダム部45の上面45Cの高さ位置は、第1開口部43の側面43Aの上端の高さ位置よりも高くてもよいし、低くてもよい。ダム部45の高さ位置は、一定であってもよい。また、ダム部45は、ダム部45の延びる方向および幅方向の一方または両方において高さ位置が異なる部分を有していてもよい。また、ダム部45の突出高さT1は、たとえば、4μm以上10μm以下である。ダム部45の高さ位置および突出高さT1は、一定であってもよい。
【0053】
上記のとおり、図3に示す一例では、ダム部45は、第1開口部43の側面43Aに沿って延びる線状に形成されている。線状のダム部45は、平面視において、第1開口部43内に、ダム領域DAおよびはんだ領域HAを区画している。ダム領域DAは、ダム部45の対向面45Aと第1開口部43の側面43Aとによって挟まれた領域である。なお、上述した、第1開口部43の側面43Aとダム部45の対向面45Aとの間の距離D1は、ダム領域DAの幅に相当する。はんだ領域HAは、第1開口部43内におけるダム領域DA以外の領域である。
【0054】
ダム部45が環状である場合、ダム領域DAは、ダム部45の対向面45Aと第1開口部43の側面43Aとによって囲まれた環状の領域である。そして、はんだ領域HAは、ダム部45の規制面45Bによって囲まれた領域である。また、このはんだ領域HAは、ダム領域DAによって囲まれた領域である。
【0055】
図3に示す一例では、ダム部45は、平面視で、第1導電部材22の縁22Aよりも内側(第1開口部43の側面43Aからより遠い位置)に配置されている。この場合、平面視で、ダム部45の対向面45Aおよび規制面45Bは共に、第1導電部材22の縁22Aよりも内側に位置する。そして、ダム領域DAは、平面視で、第1導電部材22の縁22Aに跨って位置する。
【0056】
また、ダム部45は、平面視で、第1導電部材22の縁22Aに跨って配置されていてもよい。この場合、平面視で、ダム部45の対向面45Aは、第1導電部材22の縁22Aよりも外側(第1開口部43の側面43Aにより近い位置)に位置し、ダム部45の規制面45Bは、第1導電部材22の縁22Aよりも内側に位置する。
【0057】
また、ダム部45は、平面視で、第1導電部材22の縁22Aよりも外側に配置されていてもよい。この場合、平面視で、ダム部45の対向面45Aおよび規制面45Bは共に、第1導電部材22の縁22Aよりも外側に位置する。そして、ダム領域DAは、平面視で、第1導電部材22の縁22Aよりも外側に位置する。なお、ダム部45は、平面視で、第1導電部材22の縁22Aよりも内側に位置する部分、第1導電部材22の縁22Aに跨る部分、および第1導電部材22の縁22Aよりも外側に位置する部分のうちの2以上が混在する形状であってもよい。
【0058】
ダム部45は、たとえば、絶縁材料によって構成され得る。ダム部45の一例は、第2絶縁層42と同じ材料、たとえば、ポリイミドにより構成されている。この場合、ダム部45は、第2絶縁層42と同時にパターニングすることにより形成できる。ここで、上記距離D1が50μm以上である場合、第2絶縁層42と同時にパターニングすることによりダム部45を形成することが容易になる。また、ダム部45の幅Hが50μm以上である場合、ダム部45を、第2絶縁層42と同時にパターニングすることによりダム部45を形成することが容易になる。また、ダム部45と第1パッド部40との間には、その他の層が設けられていてもよい。図4に示す一例では、ダム部45と第1パッド部40との間には、SiN層34が設けられている。
【0059】
図4に示すように、第1パッド部40の上面には、金属層46が設けられている。金属層46は、ダム部45の対向面45Aおよび規制面45Bを介して、第1パッド部40の上面とダム部の上面45Cとに跨って形成されている。また、金属層46は、ダム部45の対向面45A、規制面45B、および上面45Cを介して、ダム領域DAに位置する第1パッド部40の上面と、はんだ領域HAに位置する第1パッド部40の上面とに跨って形成されている。さらに、金属層46は、第1開口部43の側面43Aを介して、ダム領域DAに位置する第1パッド部40の上面と、第2絶縁層42における第1開口部43の側面43Aに連続する上面42A1とに跨って形成されている。
【0060】
金属層46は、たとえば、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、銀(Ag)等の金属材料で形成されている。金属層46は、単層構造を有していてもよいし、多層構造を有していてもよい。図4に示す一例では、金属層46は、第1パッド部40の上面に接するTi層46Aと、Ti層46A上に配置されるNi層46Bと、Ni層46B上に配置されるAg層46Cとを含む。なお、金属層46は、省略されてもよい。
【0061】
図4に示すように、第1導電部材22と半導体素子20とを接合するはんだ層19は、第1開口部43内における、はんだ領域HAに位置する第1パッド部40と第1導電部材22との間に配置されている。そして、はんだ層19は、はんだ領域HAに位置する第1パッド部40の上面、または当該上面に配置された金属層46に接するとともに、第1導電部材22の下面に接している。これにより、はんだ層19を介して、第1導電部材22と半導体素子20の第1パッド部40とが電気的に接合されている。
【0062】
はんだ層19は、規制面45Bに配置された金属層46に接していてもよい。この場合、はんだ層19と金属層46との接合面積が増加する。はんだ層19と金属層46との接合面積を増加させることにより、第1導電部材22と半導体素子20との間の抵抗を小さくできる。
【0063】
はんだ層19は、第1導電部材22の下面とダム部45の上面45Cとの間に位置する第1延出部19Aを含んでいてもよい。金属層46を備える構成において、第1延出部19Aを設ける構成とした場合、第1導電部材22とダム部45の上面45Cに配置された金属層46とが電気的に接合される。これにより、はんだ層19と金属層46との接合面積をさらに増加させることができる。
【0064】
第1延出部19Aは、ダム部45の上面45C上における全体に形成されていてもよいし、部分的に形成されていてもよい。また、第1延出部19Aは、ダム部45の延びる方向および幅方向の一方または両方において長さが異なる部分を有していてもよい。また、はんだ層19は、第1延出部19Aのない形状であってもよい。
【0065】
はんだ層19は、ダム部45の対向面45Aと第1開口部43の側面43Aとの間、すなわち、ダム領域DA内に位置する第2延出部19Bを含んでいてもよい。図4では、第1延出部19Aを有し、第2延出部19Bを含まない形状のはんだ層19を実線で示している。そして、第2延出部19Bの形状の一例を仮想線で示している。
【0066】
第2延出部19Bは、熱処理時に溶融はんだの部がダム部45を越えてダム領域DAまで広がることにより形成される部分である。第2延出部19Bは、図4の紙面左側のダム領域DAに示すように、第1延出部19Aから連続する部分であってもよいし、図4の紙面右側のダム領域DAに示すように、第1延出部19Aから分離していてもよい。また、第2延出部19Bは、ダム部45の延びる方向において、ダム部45に沿って連続的に形成されていてもよいし、一部分のみに局所的に形成されていてもよいし、全体的または一定範囲内に点在して形成されていてもよい。
【0067】
[トランジスタ]
図5は、半導体素子20に含まれる例示的なトランジスタ70を示す概略断面図である。図5は、トランジスタ70のアクティブ領域を示している。トランジスタ70は、たとえば、トレンチゲート構造を有するMOSFETであってよい。トランジスタ70は、ゲート電極72、ソース電極74、およびドレイン電極76を有している。
【0068】
半導体層32は、半導体基板31上に形成されたエピタキシャル層80を含んでいてよい。半導体基板31は、MOSFETのドレイン領域に対応する。エピタキシャル層80は、Si基板上にエピタキシャル成長されたSi層であってよい。エピタキシャル層80は、ドリフト領域82と、ドリフト領域82上に形成されたボディ領域84と、ボディ領域84上に形成されたソース領域86とを含むことができる。
【0069】
ドレイン領域(半導体基板31)は、n型不純物を含むn型領域であってよい。ドレイン領域(半導体基板31)のn型不純物濃度は、1×1018cm-3以上1×1020cm-3以下とすることができる。ドレイン領域(半導体基板31)は、50μm以上450μm以下の厚さを有していてよい。
【0070】
ドリフト領域82は、ドレイン領域(半導体基板31)よりも低い濃度のn型不純物を含むn型領域であってよい。ドリフト領域82のn型不純物濃度は、1×1015cm-3以上1×1018cm-3以下とすることができる。ドリフト領域82は、1μm以上25μm以下の厚さを有していてよい。
【0071】
ボディ領域84は、p型不純物を含むp型領域であってよい。ボディ領域84のp型不純物濃度は、1×1016cm-3以上1×1018cm-3以下とすることができる。ボディ領域84は、0.2μm以上1.0μm以下の厚さを有していてよい。
【0072】
ソース領域86は、ドリフト領域82よりも高い濃度のn型不純物を含むn型領域であってよい。ソース領域86のn型不純物濃度は、1×1019cm-3以上1×1021cm-3以下とすることができる。ソース領域86は、0.1μm以上1μm以下の厚さを有していてよい。
【0073】
なお、本開示において、n型を第1導電型、およびp型を第2導電型ともいう。n型不純物は、たとえば、リン(P)、ヒ素(As)等であってよい。また、p型不純物は、たとえば、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)等であってよい。
【0074】
ゲート電極72は、半導体層32に形成されたゲートトレンチ88内に配置されている。ゲートトレンチ88は、半導体層32のソース領域86およびボディ領域84を貫通してドリフト領域82まで延びている。ゲートトレンチ88内において、ゲート電極72の下方にフィールドプレート電極90が配置されていてよい。フィールドプレート電極90は、ソース電極74に電気的に接続することができる。ゲート電極72およびフィールドプレート電極90は、絶縁層92とともにゲートトレンチ88内に埋め込まれている。ゲート電極72およびフィールドプレート電極90は、導電性のポリシリコンによって形成されていてよい。絶縁層92は、一例では、SiOから形成することができる。絶縁層92は、追加的または代替的に、SiOとは異なる絶縁材料、たとえばSiN等から形成された層を含んでいてもよい。
【0075】
ソース電極74は、ソースコンタクトプラグ94によって半導体層32に電気的に接続されている。ソースコンタクトプラグ94は、2つのゲートトレンチ88の間に配置することができる。半導体層32は、p型不純物を含むp型領域であるコンタクト領域96をさらに含む。ソースコンタクトプラグ94は、絶縁層92およびソース領域86を貫通して、ボディ領域84まで延びるとともに、コンタクト領域96と接触している。これにより、ソースコンタクトプラグ94は、絶縁層92上に形成されたソース電極74を、半導体層32のコンタクト領域96に電気的に接続することができる。
【0076】
ゲート電極72は、図示しないゲート配線を介して第2パッド部41に電気的に接続されている。ソース電極74は、図示しないソース配線を介して第1パッド部40に電気的に接続されている。
【0077】
図5に示すトランジスタ70は、ドレイン電極76が半導体基板31の底面に形成されているため、半導体基板31の面と交差する方向に電流が流れる縦型トランジスタである。本実施形態の半導体素子20は、任意の縦型トランジスタに適用可能である。図5の例では、トランジスタ70はSiMOSFETであるが、別の例では、トランジスタ70はSiC MOSFETであってもよい。
【0078】
[作用]
次に、本実施形態の半導体装置10の作用を説明する。
半導体装置10を製造する際には、第1導電部材22を半導体素子20に実装する実装工程が行われる。実装工程の一例を以下に記載する。
【0079】
まず、半導体素子20の第2絶縁層42の第1開口部43内における、はんだ領域HAに位置する第1パッド部40の上面に、ペースト状のはんだを塗布する。このとき、ダム領域DAに位置する第1パッド部40の上面には、はんだを塗布しない。次に、たとえば、クリップボンダを用いて、第1導電部材22を第1パッド部40に塗布されたはんだ上に載置する。これにより、第1導電部材22は、半導体素子20の第1パッド部40に仮付けされる。次に、加熱処理(リフロー処理)によって、はんだを液相状態とした後、冷却することにより、液相状態のはんだが固化してなるはんだ層19を形成する。これにより、第1導電部材22が半導体素子20に実装される。
【0080】
上記実装工程において、加熱処理により液相状態になったはんだ(以下、溶融はんだと記載する。)は、第1開口部43の側面43Aを覆う金属層46の壁面に向けて第1パッド部40の上面に沿って、第2絶縁層42の第1開口部43内を広がる。ここで、本実施形態では、第1開口部43内にダム部45が配置されている。このダム部45は、第1パッド部40の上面から突出する部分であって、第1開口部43の側面43Aに離隔して対向する対向面45Aと、対向面45Aの反対側に位置する規制面45Bとを有している。第1開口部43内に配置されているダム部45は、第1開口部43内を広がる溶融はんだに対する障害物となることにより、溶融はんだの過度な広がりを抑制する。
【0081】
詳述すると、溶融はんだが第1開口部43内を広がろうとしたとき、溶融はんだは、第1開口部43の側面43Aに達する前に、ダム部45の規制面45Bに接触して堰き止められる。これにより、第1開口部43内における溶融はんだの広がりを抑制できる。
【0082】
とくに、本実施形態のダム部45は、平面視で線状に形成されている。そのため、ダム部45の長さに基づく特定範囲において、ダム部45の規制面45Bに達した溶融はんだのそれ以上の広がりを、規制面45Bにより抑制できる。さらに、ダム部45が平面視で環状である場合には、第1パッド部40の上面に沿った面方向における全方向(360度方向)において、規制面45Bにより溶融はんだの広がりを抑制できる。
【0083】
また、規制面45Bの一部は、ダム部45と第1導電部材22との間、すなわち、ダム部45の上面45Cと第1導電部材22との間を通って第1開口部43の側面43A側に溢れ出ることがある。この場合においても、第1開口部43の側面43Aとダム部45との間に設けられたダム領域DA内に、溢れ出た溶融はんだがトラップされる。そのため、規制面45Bにより堰き止められた溶融はんだの一部がダム部45を越えて溢れ出たとしても、溶融はんだの広がりをダム領域DA内、すなわち、第1開口部43内に留めることができる。こうした点においても、第1開口部43内における溶融はんだの広がりを抑制できる。
【0084】
[効果]
半導体装置10によれば、以下の効果が得られる。
(1-1)
半導体装置10は、半導体層32と、前記半導体層32上に配置された第1パッド部40と、半導体層32上に配置され、第1パッド部40の上面を露出させる第1開口部43を有する第2絶縁層42と、平面視で第1パッド部40と重なる位置に配置された第1導電部材22と、第1パッド部40と第1導電部材22との間に少なくとも一部が設けられ、両者を電気的に接続するのに用いられるはんだ層19と、第1開口部43内に配置され、第1パッド部40の上面から突出するダム部45と、を備える。ダム部45は、第1開口部43の側面43Aに離隔して対向する対向面45Aと、対向面45Aの反対側に位置する規制面45Bとを有する。
【0085】
この構成によれば、第1導電部材22と第1パッド部40とを接合するはんだ層19を形成するための加熱処理において、第1開口部43内を広がる溶融はんだがダム部45の規制面45Bに接触する。これにより、第1開口部43内における溶融はんだの過度な広がりを抑制できる。したがって、溶融はんだが固化してなるはんだ層19の過度な広がりを抑制できる。その結果、はんだ層19の過度な広がりに起因する意図しない短絡、たとえば、第1パッド部40と第2パッド部41との間の短絡を抑制できる。
【0086】
(1-2)
ダム部45は、平面視で線状に延びる形状である。ダム部45の対向面45Aと第1開口部43の側面43Aとによって挟まれたダム領域DAが形成されている。この構成によれば、第1開口部43内を広がる溶融はんだに関して、ダム部45の規制面45Bを越える広がりを抑制できる。これにより、はんだ層19の過度な広がりを抑制できる効果が向上する。
【0087】
また、ダム部45よりも外側に溢れ出た溶融はんだは、第1開口部43の側面43Aとダム部45との間に設けられたダム領域DA内にトラップされる。これにより、溶融はんだが第1開口部43の外側まで広がること、ひいては、はんだ層19が第1開口部43の外側まで広がることを抑制できる。
【0088】
(1-3)
ダム部45は、平面視で環状である。ダム領域DAは、平面視で閉じた環状である。この構成によれば、第1パッド部40の上面に沿った面方向における全方向(360度方向)において、ダム部45の規制面45Bに基づいて、はんだ層19の広がりを抑制する効果が得られる。
【0089】
(1-4)
平面視において、ダム部45の規制面45Bは、第1導電部材22の縁よりも内側(第1開口部43の側面43Aから離れた位置)に位置している。この構成によれば、平面視において、はんだ層19が第1導電部材22の縁よりも外側まで広がることを抑制できる。
【0090】
(1-6)
平面視において、ダム部45の対向面45Aは、第1導電部材22の縁よりも内側(第1開口部43の側面43Aから離れた位置)に位置している。この構成によれば、平面視において、ダム部45の内側の一部も、第1導電部材22の縁よりも内側に位置する。そのため、ダム部45を越えてダム領域DAに達したはんだ層19の第2延出部19Bについても、少量であれば、第1導電部材22の縁よりも内側に収まる。したがって、はんだ層19の第2延出部19Bが、第1導電部材22の縁よりも外側まで広がることも抑制でき得る。
【0091】
(1-7)
ダム部45の上面45Cの高さ位置は、第2絶縁層42における第1開口部43の側面43Aに連続する上面42A1の高さ位置と同じである。この構成によれば、ダム部45は、第2絶縁層42の上面42A1よりも上方に突出していない。そのため、はんだ層19の広がりを抑制する効果を高めるためにダム部45を高く形成しつつも、第1導電部材22にダム部45が干渉することを抑制できる。
【0092】
(1-8)
ダム部45は、第2絶縁層42と同じ材料により形成されている。この構成によれば、ダム部45は、第2絶縁層42と同時にパターニングすることにより形成できる。
【0093】
(1-9)
半導体装置10は、第1パッド部40の上面とはんだ層19との間に設けられた金属層46を備える。金属層46は、対向面45Aおよび規制面45Bを介して、第1パッド部40の上面とダム部45の上面45Cとに跨って形成されている。この構成によれば、はんだ層19におけるダム部45と接している部分においても、第1導電部材22と第1パッド部40とを電気的に接続するための接触を取ることができる。そのため、ダム部45を設けることに起因して、第1導電部材22と第1パッド部40との間の抵抗が増加することを抑制できる。
【0094】
(1-10)
はんだ層19は、ダム部45と第1導電部材22との間に位置する部分である第1延出部19Aを含む。この構成によれば、第1延出部19Aの分だけ、はんだ層19と金属層46との接合面積が大きくなる。そのため、第1導電部材22と第1パッド部40との間の抵抗を小さくできる。
【0095】
(1-11)
金属層46は、第1開口部43の側面43Aを介して、第1パッド部40の上面と第2絶縁層42における第1開口部43の側面43Aに連続する上面42A1とに跨って形成されている。この構成によれば、はんだ層19におけるダム領域DAに位置する部分である第2延出部19Bにおいても、第1導電部材22と第1パッド部40とを電気的に接続するための接触を取ることができる。そのため、ダム部45を設けることに起因して、第1導電部材22と第1パッド部40との間の抵抗が増加することを抑制できる。
【0096】
<変更例>
上記各実施形態はたとえば以下のように変更できる。上記各実施形態と以下の各変更例は、技術的な矛盾が生じない限り、互いに組み合せることができる。なお、以下の変更例において、上記各実施形態と共通する部分については、上記各実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
【0097】
・ダム部45に関して、平面視で線状に延びる形状は、閉じた環状に限定されない。たとえば、部分的に切れ目を有する開いた環状であってもよいし、端部を有する線状であってもよい。端部を有する線状のダム部45の一例である線状ダム部45D,45Eを図6に示す。
【0098】
図6に示される線状ダム部45Dは、平面視において、第1開口部43に沿って直線状に延びる形状である。線状ダム部45Dの両端部は、第1開口部43の側面43Aに対して離隔している。この場合、線状ダム部45Dの対向面45Aと第1開口部43の側面43Aとの間にダム領域DA1が形成される。ダム領域DA1は、平面視において、部分的にはんだ領域HAに開放されている。
【0099】
図6に示される線状ダム部45Eは、平面視において、第1開口部43に沿ってL字状に延びる形状である。線状ダム部45Eの両端部は共に、第1開口部43の側面43Aに接続されている。この場合、線状ダム部45Eの対向面45Aと第1開口部43の側面43Aとの間にダム領域DA2が形成される。ダム領域DA2は、平面視において、はんだ領域HAに対して独立した領域(閉じた領域)である。線状ダム部45Eは、一方の端部が第1開口部43の側面43Aに対して離隔しており、他方の端部が側面43A接続されていてもよい。
【0100】
・ダム部45の形状は、壁状に限定されるものでなく、柱状等の壁状以外の形状であってもよい。柱状のダム部45の一例である柱状ダム部45F,45Gを図7に示す。
柱状ダム部45Fは、平面視で矩形状に形成されている。柱状ダム部45Fは、第1開口部43における外側に凸となる角部に位置する側面43Aに対向するように配置されている。したがって、柱状ダム部45Fは、側面43Aに対向する2つの対向面45Aと、それら対向面45Aの反対側に位置する2つの規制面45Bを有する。
【0101】
柱状ダム部45Gは、平面視で、柱状ダム部45Fよりも一回り小さい矩形状に形成されている。柱状ダム部45Gは、第1開口部43における内側に凸となる角部に位置する側面43Aに対向するように、複数が並んで配置されている。柱状ダム部45Gの各々は、側面43Aに対向する対向面45Aと、それら対向面45Aの反対側に位置する規制面45Bを有する。
【0102】
柱状ダム部45F,45Gは、壁状のダム部45と同様に、溶融はんだの流れの勢いを弱めること、および溶融はんだの流れ方向を変化させることによって、溶融はんだの広がりを抑制する。また、柱状ダム部45F,45Gの平面視形状は、矩形状に限定されるものでない。柱状ダム部45F,45Gの平面視形状は、たとえば、三角形状等の多角形状、L字状であってもよい。
【0103】
・第1開口部43内において、線状ダム部45D、45Eおよび柱状ダム部45F,45Gの各ダム部45を設ける位置は特に限定されるものでなく、任意に設定できる。たとえば、溶融はんだが集まりやすい部位である、第1開口部43の角部の付近に、上記のダム部45を設けてもよい。また、隣接する別のパッド部である第2パッド部41に近い位置、たとえば、対向面45Aが、第1パッド部40と第2パッド部41とを隔てる部分に位置する第2絶縁層42の側面(側面43A)に対向するように上記のダム部45を設けてもよい。この場合、線状ダム部45Eにより、第1パッド部40から第2パッド部41に向かうはんだ層19の広がりを抑制できる。これにより、第1パッド部40と第2パッド部41との間の短絡を抑制できる。
【0104】
・上記実施形態では、半導体層32上に配置されたパッド部として、第1パッド部40および第2パッド部41を設けていたが、パッド部の数およびレイアウトは、1以上の任意の数および任意のレイアウトに変更できる。なお、2以上のパッド部を有する場合、ダム部45を設けるパッド部は特に限定されるものでなく、いずれか1以上のパッド部にダム部45が設けられていればよい。たとえば、第2パッド部41と第2導電部材24との接合構造についても、第1パッド部40と第1導電部材22との接合構造と同様のダム部45を有する接合構造としてもよい。また、1つのパッド部に複数のダム部45が設けられていてもよい。
【0105】
・金属層46の一部または全部を省略してもよい。たとえば、金属層46において、第2絶縁層42に形成されている部分(側面43Aおよび上面42A1に形成されている部分)を省略してもよいし、当該部分に加えてダム領域DAに位置する第1パッド部40に形成されている部分も併せて省略してもよい。
【0106】
本開示で使用される「~上に」という用語は、文脈によって明らかにそうでないことが示されない限り、「~上に」と「~の上方に」との双方の意味を含む。したがって、「第1層が第2層上に形成される」という表現は、或る実施形態では第1層が第2層に接触して第2層上に直接配置され得るが、他の実施形態では第1層が第2層に接触することなく第2層の上方に配置され得ることが意図される。すなわち、「~上に」という用語は、第1層と第2層との間に他の層が形成される構造を排除しない。
【0107】
本開示で使用されるZ方向は必ずしも鉛直方向である必要はなく、鉛直方向に完全に一致している必要もない。したがって、本開示による種々の構造(たとえば、図2図3に示される構造)は、本明細書で説明されるZ方向の「上」および「下」が鉛直方向の「上」および「下」であることに限定されない。たとえば、X方向が鉛直方向であってもよく、またはY方向が鉛直方向であってもよい。
【0108】
本開示における「第1」、「第2」、「第3」等の用語は、単に対象物を区別するために用いられており、対象物を順位づけするものではない。
<付記>
本開示から把握できる技術的思想を以下に記載する。なお、限定する意図ではなく理解の補助のために、付記に記載される構成要素には、実施形態中の対応する構成要素の参照符号が付されている。参照符号は、理解の補助のために例として示すものであり、各付記に記載された構成要素は、参照符号で示される構成要素に限定されるべきではない。
【0109】
[付記1]
半導体層(32)と、
前記半導体層(32)上に配置されたパッド部(40)と、
前記半導体層(32)上に配置され、前記パッド部(40)の上面を露出させる開口部(43)を有する絶縁層(42A)と、
平面視で前記パッド部(40)と重なる位置に配置された導電部材(22)と、
前記パッド部(40)と前記導電部材(22)との間に少なくとも一部が設けられ、両者を電気的に接続するのに用いられるはんだ層(19)と、
前記開口部(43)内に配置され、前記パッド部(40)の上面から突出するダム部(45)と、を備え、
前記ダム部(45)は、前記開口部(43)の側面に離隔して対向する対向面(43A)と、前記対向面(43A)の反対側に位置する規制面(43B)とを有する、半導体装置(10)。
【0110】
[付記2]
前記ダム部(45,45D,45E)は、平面視で線状に延びる形状であり、
前記ダム部(45)の前記対向面(43A)と前記開口部(43)の側面(43A)とによって挟まれたダム領域(DA)が形成されている、付記1に記載の半導体装置(10)。
【0111】
[付記3]
前記ダム部(45)は、平面視で環状であり、
前記ダム領域(DA)は、平面視で環状である、付記2に記載の半導体装置(10)。
【0112】
[付記4]
前記ダム部(45)は、平面視で閉じた環状であり、
前記ダム領域(DA)は、平面視で閉じた環状である、付記2に記載の半導体装置(10)。
【0113】
[付記5]
平面視において、前記ダム部(45)の幅は、50μm以上である、付記2~4のいずれか1つに記載の半導体装置(10)。
【0114】
[付記6]
前記ダム部(45F)は、柱状である、付記1に記載の半導体装置(10)。
[付記7]
平面視において、前記ダム部(45)の前記規制面(45B)は、前記導電部材(22)の縁(22A)よりも内側に位置している、付記1~6のいずれか1つに記載の半導体装置(10)。
【0115】
[付記8]
平面視において、前記ダム部(45)の前記対向面(45A)は、前記導電部材(22)の縁(22A)よりも内側に位置している、付記7に記載の半導体装置(10)。
【0116】
[付記9]
前記ダム部(45)の上面の高さ位置は、前記絶縁層(42A)における前記開口部(43)の側面(43A)に連続する上面(42A1)の高さ位置と同じである、付記1~8のいずれか1つに記載の半導体装置(10)。
【0117】
[付記10]
前記開口部(43)の側面(43A)と前記ダム部(45)の前記対向面(45A)との間の距離は、50μm以上である、付記1~9のいずれか1つに記載の半導体装置(10)。
【0118】
[付記11]
前記ダム部(45)は、前記絶縁層(42A)と同じ材料により形成されている、付記1~10のいずれか1つに記載の半導体装置(10)。
【0119】
[付記12]
前記はんだ層(19)は、前記ダム部(45)の前記対向面(45A)と前記開口部(43)の側面(43A)との間に位置する部分(19B)を含む、付記1~11のいずれか1つに記載の半導体装置(10)。
【0120】
[付記13]
前記パッド部(40)の前記上面と前記はんだ層(19)との間に設けられた金属層(46)を備え、
前記金属層(46)は、前記対向面(45A)および前記規制面(45B)を介して、前記パッド部(40)の上面と前記ダム部(45)の上面(45C)とに跨って形成されている、付記1~12のいずれか1つに記載の半導体装置(10)。
【0121】
[付記14]
前記金属層(46)は、前記開口部(43)の側面(43A)を介して、前記パッド部(40)の上面と前記絶縁層(42A)における前記開口部(43)の側面(43A)に連続する上面(42A1)とに跨って形成されている、付記13に記載の半導体装置(10)。
【0122】
[付記15]
前記金属層(46)は、前記パッド部(40)に接するTi層(46A)と、前記Ti層(46A)上に配置されるNi層(46B)と、前記Ni層(46B)上に配置されるAg層(46C)とを含む、付記13または付記14に記載の半導体装置(10)。
【0123】
[付記16]
前記はんだ層(19)は、前記ダム部(45)と前記導電部材(22)との間に位置する部分(19A)を含む、付記13~15のいずれか1つに記載の半導体装置(10)。
【0124】
[付記17]
前記絶縁層(42A)は、ポリイミド層である、付記1~16のいずれか1つに記載の半導体装置(10)。
【0125】
[付記18]
前記導電部材(22)は、Cuクリップである、付記1~17のいずれか1つに記載の半導体装置(10)。
【符号の説明】
【0126】
D1,D2…距離
DA…ダム領域
HA…はんだ領域
H…幅
T1…突出高さ
10…半導体装置
12…導電板
12S…接合面
14…第1導電端子
14S…接合面
16…第2導電端子
16S…接合面
18…導電性接合材
19…はんだ層
19A…第1延出部
19B…第2延出部
20…半導体素子
22…第1導電部材
22A…縁
22F…第1端部
22M…中間部
22R…第2端部
24…第2導電部材
24F…第1端部
24M…中間部
24R…第2端部
26…封止部材
31…半導体基板
31A…第1面
31B…第2面
32…半導体層
32A…第1面
32B…第2面
33…第1絶縁層
33A…第1面
33B…第2面
34…SiN層
40…第1パッド部
41…第2パッド部
42,42A,42B…第2絶縁層
42A1…上面
43…第1開口部
43A…側面
44…第2開口部
45,45D,45E,45F…ダム部
45A…対向面
45B…規制面
45C…上面
45D,45E…線状ダム部
45F,45G…柱状ダム部
46…金属層
46A…Ti層
46B…Ni層
46C…Ag層
70…トランジスタ
72…ゲート電極
74…ソース電極
76…ドレイン電極
80…エピタキシャル層
82…ドリフト領域
84…ボディ領域
86…ソース領域
88…ゲートトレンチ
90…フィールドプレート電極
92…絶縁層
94…ソースコンタクトプラグ
96…コンタクト領域
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7