特許 7450576 半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-07

(45)【発行日】2024-03-15

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/50 20060101AFI20240308BHJP

【ＦＩ】

H01L23/50 K

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021047071

(22)【出願日】2021-03-22

(65)【公開番号】P2022146222

(43)【公開日】2022-10-05

【審査請求日】2023-02-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【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】110004026

【氏名又は名称】弁理士法人ｉＸ

(72)【発明者】

【氏名】森本 俊介

【審査官】河合 俊英

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０９５７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９８４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０６６３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２７４２１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体チップが配置されたダイパッドと、
前記ダイパッドと離間して配置された電極と、
前記半導体チップ、前記ダイパッドの一部、及び前記電極の一部を覆う樹脂部材と、
を備え、
前記ダイパッドは、前記半導体チップと対向し、少なくとも４つの第１辺を有する第１下面を有し、
前記第１下面と同一平面に位置する前記樹脂部材の辺と、前記第１辺とは非平行であり、
前記電極は、前記第１下面と同一平面において前記樹脂部材から露出する第２下面と、前記第２下面との間に段差を形成し、前記樹脂部材中に位置する第４下面とを有し、前記第２下面における前記ダイパッドの前記第１辺に対向する辺は、前記第１辺に対して非平行であり、
前記第４下面の面積は、前記第２下面の面積よりも大きい半導体装置。

【請求項2】

前記電極は前記樹脂部材の前記辺に沿う側面を有し、
前記側面は、前記樹脂部材から露出している請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記ダイパッドは、前記第１下面との間に段差を形成し、前記樹脂部材中に位置する第３下面を有する請求項１または２に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記ダイパッドの前記第１辺に対向し、前記第１辺に対して非平行な前記第２下面の前記辺は、前記側面の反対側に位置する請求項２に記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施形態は、半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体チップを搭載した面の反対側の面（実装面）に電極を露出させたパッケージ構造を有する半導体装置が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－１０３５５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

実施形態は、実装可能な基板のランドパターンサイズの適用範囲を広げることができる半導体装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態によれば、半導体装置は、半導体チップが配置されたダイパッドと、前記ダイパッドと離間して配置された電極と、前記半導体チップ、前記ダイパッドの一部、及び前記電極の一部を覆う樹脂部材と、を備える。前記ダイパッドは、前記半導体チップと対向し、少なくとも４つの第１辺を有する第１下面を有する。前記第１下面と同一平面に位置する前記樹脂部材の辺と、前記第１辺とは非平行である。前記電極は、前記第１下面と同一平面において前記樹脂部材から露出する第２下面と、前記第２下面との間に段差を形成し、前記樹脂部材中に位置する第４下面とを有し、前記第２下面における前記ダイパッドの前記第１辺に対向する辺は、前記第１辺に対して非平行であり、前記第４下面の面積は、前記第２下面の面積よりも大きい。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】（ａ）は実施形態の半導体装置の実装面の下面図であり、（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ－Ａ断面図である。

【図2】実施形態の半導体装置の模式上面図である。

【図3】（ａ）は実施形態の半導体装置におけるダイパッド及び電極の下面図であり、（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ－Ｂ断面図である。

【図4】実施形態の半導体装置の実装面の他の例の下面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ構成には同じ符号を付している。

【0008】

図１（ａ）は実施形態の半導体装置１の実装面１００の下面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ－Ａ断面図である。

【0009】

半導体装置１は、１つのダイパッド１０と、４つの電極２０と、半導体チップ３０と、樹脂部材４０とを備える。

【0010】

図１（ａ）に示すように、半導体装置１は四角形の実装面１００を有する。この実装面を実装基板（配線基板）に対向させて、半導体装置１は実装基板に実装される。

【0011】

実装面１００の中央にダイパッド１０が配置されている。実装面１００の四隅のそれぞれに、ダイパッド１０と離間して電極２０が配置されている。ダイパッド１０及び電極２０は、金属材料からなる。

【0012】

図１（ｂ）に示すように、ダイパッド１０上に半導体チップ３０が配置されている。半導体チップ３０は、例えばパワーデバイスである。半導体チップ３０は、樹脂部材４０に覆われている。

【0013】

図２は、半導体装置１の模式上面図である。図２において、樹脂部材４０は外形線のみを示す。

【0014】

半導体チップ３０の上面には４つの電極パッド３１が形成され、それぞれの電極パッド３１は、電極２０の表面２８に対して金属ワイヤ５０によって電気的に接続されている。金属ワイヤ５０は樹脂部材４０に覆われる。半導体チップ３０の下面はダイボンディングペーストを介してダイパッド１０の上面（チップ搭載面）に接合される。半導体チップ３０とダイパッド１０とは電気的に接続されない。

【0015】

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、ダイパッド１０は、実装面１００において樹脂部材４０から露出する第１下面１１を有する。図１（ｂ）に示すように、第１下面１１は、半導体チップ３０と対向する。第１下面１１は、第１下面１１と同一平面に位置する実装面１００の辺（樹脂部材４０の辺または外形線）１００ａ～１００ｄに非平行な少なくとも４つの第１辺１２を有する四角形状に形成されている。第１辺１２のそれぞれは、実装面１００の角に対向している。

【0016】

４つの電極２０のそれぞれは、実装面１００、すなわち第１下面１１と同一平面において樹脂部材４０から露出する第２下面２１を有する。電極２０の第２下面２１は、ダイパッド１０の第１辺１２に対向する第２辺２２及び第３辺２３を有する。電極２０の第２辺２２及び第３辺２３は、ダイパッド１０の第１辺１２に対して非平行である。第２辺２２と第３辺２３は、例えば鈍角を形成している。第２辺２２は、実装面１００のいずれの辺１００ａ～１００ｄにも非平行である。第３辺２３は、実装面１００における互いに対向する二辺１００ｂ、１００ｄに平行である。

【0017】

それぞれの電極２０は実装面１００の対向する二辺１００ｂ、１００ｄのうちのいずれか一辺に沿う側面２４を有し、その側面２４は樹脂部材４０から露出している。電極２０の他の側面は樹脂部材４０に覆われている。

【0018】

図３（ａ）はダイパッド１０及び電極２０の下面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ－Ｂ断面図である。

【0019】

図１（ｂ）、図３（ａ）に示すように、ダイパッド１０は、第１下面１１との間に段差を形成する第３下面１３を有する。より詳細には、半導体チップ３０が搭載される方向において、第３下面１３は第１下面１１よりも半導体チップ３０側に位置する。また、第３下面１３は樹脂部材４０中に位置する。
図３（ａ）において第３下面１３をグレーで表す。第１下面１１の面積は、第３下面１３の面積よりも大きい。第３下面１３は樹脂部材４０に覆われ、第１下面１１は実装面１００において樹脂部材４０から露出する。したがって、ダイパッド１０の下面は、樹脂部材４０から露出する面積の方が、樹脂部材４０内に位置する面積よりも大きい。

【0020】

電極２０は、第２下面２１との間に段差を形成する第４下面２６を有する。より詳細には、半導体チップ３０が搭載される方向において、第４下面２６は第２下面２１よりも半導体チップ３０側に位置する。また、第４下面２６は樹脂部材４０中に位置する。図３（ａ）において第４下面２６をグレーで表す。第４下面２６の面積は、第２下面２１の面積よりも大きい。第４下面２６は樹脂部材４０に覆われ、第２下面２１は実装面１００において樹脂部材４０から露出する。

【0021】

ダイパッド１０及び電極２０は、他の半導体装置用のダイパッド及び電極と互いにつながったフレーム部材から切り出される。図３（ａ）において、フレーム部材からの切断位置を２点鎖線で表す。ダイパッド１０上に半導体チップ３０を搭載し、金属ワイヤ５０で半導体チップ３０と電極２０とを接続し、これらを樹脂部材４０で封止した後、樹脂部材４０とともにダイパッド１０及び電極２０は切断される。

【0022】

ダイパッド１０は３つの連結部１５によってフレーム部材とつながっており、切断によって、３つの連結部１５の端面（切断面）が樹脂部材４０から露出する。ダイパッド１０における第１下面１１及び連結部１５の端面以外の部分は樹脂部材４０に覆われている。

【0023】

各電極２０は前述した側面２４及び連結部２５でフレーム部材とつながっており、切断によって、側面２４及び連結部２５の端面が樹脂部材４０から露出する。電極２０における第２下面２１、側面２４、及び連結部２５の端面以外の部分は樹脂部材４０に覆われている。

【0024】

ダイパッド１０の第１下面１１及び電極２０の第２下面２１は、例えばはんだによって、実装基板のランドパターンに接合される。はんだがはみ出ないようにするため、実装基板のランドパターンは、実装対象である半導体装置１の電極２０よりも大きいサイズが求められる。すなわち、電極２０の第２下面２１の面積は、この第２下面２１が接合される実装基板のランドパターンの面積よりも小さくすることが求められる。

【0025】

本実施形態によれば、電極２０において実装される面である第２下面２１の面積を、樹脂部材４０中にある第４下面２６の面積よりも小さくすることで、実装可能な基板のランドパターンサイズの適用範囲を広げることができる。すなわち、第２下面２１の面積を小さくした分、より多くのサイズのランドパターンへの実装に対応することができる。

【0026】

一方で、第２下面２１よりも面積の大きな第４下面２６が樹脂部材４０に覆われることで、電極２０と樹脂部材４０との密着性を高くすることができる。また、ダイパッド１０におけるランドパターンに実装される第１下面１１の面積を、樹脂部材４０中にある第３下面１３の面積よりも大きくすることで、半導体装置１の実装基板に対する接合強度を高くすることができる。

【0027】

図３（ａ）に示すように、電極２０の厚さ方向のすべての部分を第４下面２６の外形に成形した後、エッチングにより厚さ方向の一部を除去して、第４下面２６よりも面積の小さい第２下面２１を形成する。第４下面２６におけるダイパッド１０の第１辺１２に対向する辺２７は、第１辺１２に平行に形成される。そして、図１（ａ）に示すように、第２下面２１におけるダイパッド１０の第１辺１２に対向する第２辺２２が、第１辺１２に対して非平行になるように上記エッチングをして第２下面２１を形成する。これにより、電極２０の側面２４の長さ（実装面１００の辺１００ｂ、１００ｄに沿う方向の長さ）を厚さ方向にわたってエッチング前後で変えずに、第２下面２１の面積を第４下面２６の面積よりも効率よく減少させることが容易となる。第２下面２１の第２辺２２が、第１下面１１の第１辺１２に対して平行になるようにエッチングすると、電極２０の側面２４が部分的にエッチングされやすい。

【0028】

電極２０の側面２４の長さを厚さ方向にわたって減少させないことで、電極２０のランドパターンに対する実装強度を高めることができる。すなわち、エッチング前の電極２０の側面２４の長さを厚さ方向にわたって維持したまま、第２下面２１におけるダイパッド１０の第１辺１２に対向する第２辺２２が第１辺１２に対して非平行になるようにすることで、実装強度を確保しつつ、第２下面２１の面積を効率よく減少させて、より多くのサイズのランドパターンへの実装に対応することができる。

【0029】

また、電極２０は、第２下面２１よりも面積の大きな第４下面２６において樹脂部材４０との高い密着性を確保しているため、フレーム部材からの切断時の応力によって電極２０が破断や欠落してしまうのを抑制できる。

【0030】

図４は、実施形態の半導体装置の実装面１００の他の例の下面図である。

【0031】

この図４に示す例では、ダイパッド１０の第１下面１１に、実装面１００の一辺（例えば辺１００ｄ）に平行な辺１６を形成している。この辺１６に対する４つの電極２０のそれぞれの配置関係から、各電極２０の識別（例えば、ドレイン電極、ソース電極、ゲート電極、グランドなどの識別）が可能となる。

【0032】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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、変更を行うことができる。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ともに、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】

【0033】

１…半導体装置、１０…ダイパッド、１１…第１下面、１３…第３下面、２０…電極、２１…第２下面、２６…第４下面、３０…半導体チップ、４０…樹脂部材、１００…実装面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】