特許 7656152 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】2025-03-25

(45)【発行日】2025-04-02

(54)【発明の名称】半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/12 20060101AFI20250326BHJP

   H01L 23/14 20060101ALI20250326BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20250326BHJP

【ＦＩ】

H01L23/12 F

H01L23/14 M

H01L21/60 311Q

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2024559092

(86)(22)【出願日】2024-01-10

(86)【国際出願番号】 JP2024000297

(87)【国際公開番号】W WO2024157764

(87)【国際公開日】2024-08-02

【審査請求日】2024-10-03

(31)【優先権主張番号】63/440,617

(32)【優先日】2023-01-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】520133916

【氏名又は名称】ヌヴォトンテクノロジージャパン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】大橋 卓史

(72)【発明者】

【氏名】今村 武司

(72)【発明者】

【氏名】勝田 浩人

【審査官】ゆずりは 広行

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０４３１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１２３７９９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／１２

Ｈ０１Ｌ ２３／１４

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フェイスダウン実装が可能な半導体装置であって、
半導体基板と、
前記半導体基板の表面側に形成された低濃度不純物層と、
前記半導体基板と前記低濃度不純物層とを合わせて半導体層とすると、
前記半導体層の第１の領域に形成された第１の縦型ＭＯＳトランジスタと、
前記半導体層の平面視において、前記第１の領域に隣接した第２の領域に形成された第２の縦型ＭＯＳトランジスタと、
前記半導体基板の裏面側全面に、接触接続する金属層と、
前記金属層の裏面側に、接着剤を介して接合された支持体と、を備え、
前記平面視において、前記支持体は前記半導体層よりも面積が大きく、かつ前記半導体層を内包し、
前記支持体の厚さは前記半導体層の厚さよりも大きく、
前記平面視において前記半導体層の中心と前記半導体層の外周とを含む、前記半導体装置の断面視において、前記半導体層の側面に沿った前記接着剤の高さは、前記半導体層の上面未満であり、
前記断面視において前記半導体装置のうち、前記支持体および前記接着剤を除いた半導体チップを見たとき、前記半導体チップは前記支持体に近付く方向に凸となる湾曲形状である
半導体装置。

【請求項2】

前記平面視において、前記半導体層は矩形状であり、
前記平面視における前記半導体層の外周において、前記半導体層の直下の前記接着剤の厚さは、前記平面視における前記半導体層の中心において、前記半導体層の直下における前記接着剤の厚さよりも大きい
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項3】

前記半導体チップの湾曲量をｗ［μｍ］、前記平面視において、前記半導体層の外周から前記支持体の外周までの最近接距離のうち、最小の長さをＭ［μｍ］とするとき、
－０．７５×ｗ＋１３５．３≦Ｍ≦－１．５×ｗ＋２７０．６の関係が成り立つ
請求項１に記載の半導体装置。

【請求項4】

前記平面視において、前記半導体層の第１の方向に沿った辺の長さをＬ１［μｍ］、前記半導体層の前記第１の方向と直交する第２の方向に沿った辺の長さをＬ２［μｍ］、前記接着剤が前記半導体チップの外周からはみ出す長さをｂ［μｍ］とし、
前記平面視における、前記半導体チップの中心において、前記半導体チップの厚さをＨ［μｍ］、前記接着剤の厚さをＴ［μｍ］とするとき、
Ｐ×Ｌ１×Ｌ２／｛ｂ×（Ｌ１＋Ｌ２）｝＜Ｈ＋Ｔ＋ｗ（５［μｍ］≦Ｐ≦１０［μｍ］）の関係が成り立つ
請求項３に記載の半導体装置。

【請求項5】

前記断面視において、前記支持体は前記半導体チップに向かう方向に凸となる湾曲形状であり、
前記支持体の湾曲量は、前記半導体チップの湾曲量よりも小さい
請求項３に記載の半導体装置。

【請求項6】

前記断面視において、前記支持体は前記半導体チップから離れる方向に凸となる湾曲形状であり、
前記支持体の湾曲量は、前記半導体チップの湾曲量よりも小さい
請求項３に記載の半導体装置。

【請求項7】

前記平面視において、前記金属層の外周には前記接着剤の側に突き出る突起が備わり、
前記突起の前記断面視において、前記突起の高さは５［μｍ］以上となる箇所が備わる
請求項３に記載の半導体装置。

【請求項8】

前記金属層は多層構成であり、前記接着剤と接合する面はニッケルを含まない
請求項３に記載の半導体装置。

【請求項9】

前記接着剤は、導電性粒子を含有する導電性接着剤であって、２００［℃］以下で熱硬化する樹脂からなる
請求項３に記載の半導体装置。

【請求項10】

前記支持体は金属から成り、
前支持体の導電率は、前記金属層と同等の導電率を備える
請求項３に記載の半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオン電池を過充電、または／および、過放電から保護する目的で、１チップで双方向の導通を制御できるデュアル構成の縦型ＭＯＳトランジスタが使用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許第４６１６４１３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

デュアル構成の縦型ＭＯＳトランジスタのオン抵抗を低くするには、デュアル構成の縦型ＭＯＳトランジスタ（以下、デュアル構成の縦型ＭＯＳトランジスタのことを「半導体チップ」とも称する）は、平面視における面積が大きく、半導体基板の薄い構造が好ましい。しかし、そのような構造では半導体チップの反りが大きくなり、また半導体チップの強度が低下する。特許文献１には、プリント回路基板を、導電性接着剤を介して剛性の金属板に貼り付ける構造が開示されている。

【0005】

そこで本開示は、導電性接着剤を介して剛性の金属板を貼り付ける構造において、平面視での剛性の金属板の面積をなるべく小さくすることのできるデュアル構成の縦型ＭＯＳトランジスタを備える半導体装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、フェイスダウン実装が可能な半導体装置であって、半導体基板と、前記半導体基板の表面側に形成された低濃度不純物層と、前記半導体基板と前記低濃度不純物層とを合わせて半導体層とすると、前記半導体層の第１の領域に形成された第１の縦型ＭＯＳトランジスタと、前記半導体層の平面視において、前記第１の領域に隣接した第２の領域に形成された第２の縦型ＭＯＳトランジスタと、前記半導体基板の裏面側全面に、接触接続する金属層と、前記金属層の裏面側に、接着剤を介して接合された支持体と、を備え、前記平面視において、前記支持体は前記半導体層よりも面積が大きく、かつ前記半導体層を内包し、前記支持体の厚さは前記半導体層の厚さよりも大きく、前記平面視において前記半導体層の中心と前記半導体層の外周とを含む、前記半導体装置の断面視において、前記半導体層の側面に沿った前記接着剤の高さは、前記半導体層の上面未満であり、前記断面視において前記半導体装置のうち、前記支持体および前記接着剤を除いた半導体チップを見たとき、前記半導体チップは前記支持体に近付く方向に凸となる湾曲形状である半導体装置であることを特徴とする。

【0007】

上記の構成によれば、デュアル構成の縦型ＭＯＳトランジスタにおいて、オン抵抗を低減しつつ、半導体チップの反りを軽減し、また半導体チップの強度を向上させることができる。

【発明の効果】

【0008】

本開示は、半導体チップのオン抵抗を低減しつつ、半導体チップの反りを軽減し、さらに半導体チップの強度を向上した、デュアル構成の縦型ＭＯＳトランジスタを備える半導体装置を提供することを目的とする。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態１に係る半導体装置の構造の一例を示す断面模式図である。

【図2A】図２Ａは、実施形態１に係る半導体装置の構造の一例を示す平面模式図である。

【図2B】図２Ｂは、実施形態１に係る半導体装置に流れる主電流を示す断面模式図である。

【図3A】図３Ａは、実施形態１に係る半導体装置の構造の一例を示す平面模式図である。

【図3B】図３Ｂは、実施形態１に係る半導体装置の構造の一例を示す斜視模式図である。

【図4A】図４Ａは、実施形態１に係る半導体装置の製造工程の一部を示すフロー図である。

【図4B】図４Ｂは、実施形態１に係る半導体装置をフェイスダウン実装する工程を示す断面模式図である。

【図5A】図５Ａは、実施形態１に係る半導体装置の構造の一例を示す断面ＳＥＭ像である。

【図5B】図５Ｂは、実施形態１に係る半導体装置の構造の一例を示す断面ＳＥＭ像である。

【図5C】図５Ｃは、実施形態１に係る半導体装置の構造の一例を示す断面ＳＥＭ像である。

【図6A】図６Ａは、実施形態１の比較例１に係る半導体装置の構造の一例を示す断面ＳＥＭ像である。

【図6B】図６Ｂは、実施形態１の比較例１に係る半導体装置の構造の一例を示す断面ＳＥＭ像である。

【図7】図７は、実施形態１に係る半導体チップの反り量と導電性接着剤のフィレットの底辺の長さの関係を示したグラフである。

【図8A】図８Ａは、実施形態１の比較例２に係る半導体装置の構造の一例を示す断面ＳＥＭ像である。

【図8B】図８Ｂは、実施形態１の比較例２に係る半導体装置の構造の一例を示す断面ＳＥＭ像である。

【図9】図９は、実施形態１に係る半導体装置の構造の一例を示す断面ＳＥＭ像である。

【図10A】図１０Ａは、実施形態１に係る変形例１の半導体装置の構造の一例を示す断面模式図である。

【図10B】図１０Ｂは、実施形態１に係る変形例２の半導体装置の構造の一例を示す断面模式図である。

【図11】図１１は、実施形態２に係る半導体装置の構造の一例を示す断面模式図である。

【図12】図１２は、実施形態２に係る半導体装置の製造工程の一部を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の一態様に係る半導体装置の具体例について、図面を参照しながら説明する。ここで示す実施形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。従って、以下の実施形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置および接続形態は一例であって本開示を限定する趣旨ではない。また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。

【0011】

（実施形態１）
［１．半導体装置の構造］
図１は半導体装置の構造の一例を示す断面図である。図２Ａはその平面図であり、半導体装置は矩形状（正方形あるいは長方形）であることを除いて、大きさおよび形状は一例である。またパッドの大きさおよび形状ならびに配置も一例である。図２Ｂは、半導体装置に流れる主電流を模式的に示す断面図である。図１および図２Ｂは、図２ＡのＩ－Ｉに沿って切断したときの切断面である。

【0012】

図１および図２Ｂに示すように、半導体装置１は、半導体基板３２と、金属層３０と、半導体基板３２上に形成された低濃度不純物層３３と、を有する。本開示では半導体基板３２と低濃度不純物層３３とを合わせて半導体層４０と称する。

【0013】

半導体基板３２は、半導体層４０の裏面側に配置され、第１導電型の不純物を含む第１導電型のシリコンからなる。低濃度不純物層３３は、半導体層４０の表面側に配置され、半導体基板３２に接触して形成され、半導体基板３２の第１導電型の不純物の濃度より低い濃度の第１導電型の不純物を含んで、第１導電型である。低濃度不純物層３３は、例えば、エピタキシャル成長により半導体基板３２上に形成されてもよい。

【0014】

図１および図２Ａに示すように、半導体装置１は、半導体層４０内の第１の領域Ａ１に形成された第１の縦型ＭＯＳトランジスタ１０（以下、「トランジスタ１０」とも称する）と、半導体層４０内の第２の領域Ａ２に形成された第２の縦型ＭＯＳトランジスタ２０（以下、「トランジスタ２０」とも称する）と、を有する。

【0015】

ここで、図２Ａに示すように、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とは、半導体層４０の平面視において互いに隣接し、面積で半導体層４０を二等分する一方と他方である。図２Ａでは第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２の仮想的な境界線９０を破線で示している（分かりやすさのために、境界線９０を示す破線は半導体層４０および半導体装置１の外部まで延長して示している）。なお、図２Ａにおいて、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とを示す破線は分かりやすさのため半導体層４０および境界線９０とは厳密に一致させず、若干の余白を置いて内側に示しているが、実質的に第１の領域Ａ１の外周と第２の領域Ａ２の外周は半導体層４０の外周および境界線９０と一致するものである。

【0016】

金属層３０は、半導体層４０（半導体基板３２）の裏面側に接触して形成され、例えば銀（Ａｇ）もしくは銅（Ｃｕ）からなる。なお、金属層３０には、金属材料の製造工程において不純物として混入する金属以外の元素が微量に含まれていてもよい。また、金属層３０は半導体層４０（半導体基板３２）の裏面側全面に形成されており、金属層３０の厚さは１０［μｍ］以上であることが望ましい。

【0017】

支持体４２は接着剤４１を介して、金属層３０の裏面側に間接的に接触して形成される。支持体４２は、典型的には半導体層４０の厚さの２倍以上の厚さであり、例えば面内で一様な２００［μｍ］の厚さの平板金属板である。以降では支持体４２を厚膜金属板４２と称することもある。厚膜金属板４２は、金属層３０と同程度の導電率を有することが望ましく、例えば２０［℃］における導電率が３０×１０^６［Ｓ／ｍ］以上あり、典型的には銅（Ｃｕ）を主とする金属材料からなる。また接着剤４１は、導電性であり、典型的には銀ペーストであり、以降では接着剤４１を導電性接着剤４１と称することもある。

【0018】

図１に示すように、本開示において、半導体装置１から支持体４２と接着剤４１とを除いた構造を半導体チップ２と称する。半導体チップ２は図１に示すように、支持体４２に近付く方向に凸となる湾曲形状を成している。湾曲形状とは、例えば、反りに起因して生じる形状のことである。半導体チップ２の反り量とは、半導体チップ２を断面視したときの、半導体層４０の上面または下面、あるいは金属層３０の下面の中での、Ｚ方向における最も高い位置と、最も低い位置との差異である。半導体チップ２に生じる反りが、支持体４２に近付く方向に凸となる反りである場合、最も高い位置は平面視における半導体層４０の外周、特に角部であり、最も低い位置は平面視における半導体層４０の中心である。

【0019】

なお、平面視における半導体層４０の中心とは、平面視における半導体層４０の対角線の交点をいうものとする。また、本開示でいう半導体装置１の断面視とは、平面視で半導体チップ２における半導体層４０の中心と、平面視で半導体チップ２における半導体層４０の外周とを共に含んだ面で半導体装置１の断面を見るときのことをいうものとする。このときの半導体層４０の外周は、半導体層４０の外周における任意の位置でよい。

【0020】

図１および図２Ａに示すように、半導体層４０（低濃度不純物層３３）の第１の領域Ａ１には、第１導電型と異なる第２導電型の不純物を含む第１のボディ領域１８が形成されている。第１のボディ領域１８には、第１導電型の不純物を含む第１のソース領域１４と、第１のゲート導体１５、および第１のゲート絶縁膜１６が形成されている。

【0021】

第１のゲート絶縁膜１６は、半導体層４０の上面から第１のソース領域１４および第１のボディ領域１８を貫通して低濃度不純物層３３の一部までの深さに形成された複数の第１のゲートトレンチ１７の内部に形成され、第１のゲート導体１５は第１のゲートトレンチ１７の内部で、第１のゲート絶縁膜１６上に形成されている。第１のゲート導体１５は半導体層４０の内部に埋め込まれた、埋め込みゲート電極であり、第１のゲートパッド１１９に電気的に接続される。

【0022】

第１のソース電極１１は部分１２と部分１３とからなり、部分１２は、部分１３を介して第１のソース領域１４および第１のボディ領域１８に接続されている。第１のソース電極１１の部分１２は、フェイスダウン実装におけるリフロー時にはんだと接合される層であり、限定されない一例として、ニッケル、チタン、タングステン、パラジウムのうちのいずれか１つ以上を含む金属材料で構成されてもよい。部分１２の表面には、金などのめっきが施されてもよい。

【0023】

第１のソース電極１１の部分１３は、部分１２と半導体層４０とを接続する層であり、限定されない一例として、アルミニウム、銅、金、銀のうちのいずれか１つ以上を含む金属材料で構成されてもよい。

【0024】

第１のソース電極１１の厚さは部分１２および部分１３を合わせて、例えば２［μｍ］以上８［μｍ］以下である。

【0025】

低濃度不純物層３３の第２の領域Ａ２には、第２導電型の不純物を含む第２のボディ領域２８が形成されている。第２のボディ領域２８には、第１導電型の不純物を含む第２のソース領域２４と、第２のゲート導体２５、および第２のゲート絶縁膜２６が形成されている。

【0026】

第２のゲート絶縁膜２６は、半導体層４０の上面から第２のソース領域２４および第２のボディ領域２８を貫通して低濃度不純物層３３の一部までの深さに形成された複数の第２のゲートトレンチ２７の内部に形成され、第２のゲート導体２５は第２のゲートトレンチ２７の内部で、第２のゲート絶縁膜２６上に形成されている。第２のゲート導体２５は半導体層４０の内部に埋め込まれた、埋め込みゲート電極であり、第２のゲートパッド１２９に電気的に接続される。

【0027】

第２のソース電極２１は部分２２と部分２３とからなり、部分２２は、部分２３を介して第２のソース領域２４および第２のボディ領域２８に接続されている。第２のソース電極２１の部分２２は、フェイスダウン実装におけるリフロー時にはんだと接合される層であり、限定されない一例として、ニッケル、チタン、タングステン、パラジウムのうちのいずれか１つ以上を含む金属材料で構成されてもよい。部分２２の表面には、金などのめっきが施されてもよい。

【0028】

第２のソース電極２１の部分２３は、部分２２と半導体層４０とを接続する層であり、限定されない一例として、アルミニウム、銅、金、銀のうちのいずれか１つ以上を含む金属材料で構成されてもよい。

【0029】

第２のソース電極２１の厚さは部分２２および部分２３を合わせて、例えば２［μｍ］以上８［μｍ］以下である。

【0030】

トランジスタ１０およびトランジスタ２０の上記構成により、半導体基板３２は、トランジスタ１０の第１のドレイン領域およびトランジスタ２０の第２のドレイン領域が共通化された、共通ドレイン領域として機能する。低濃度不純物層３３の、半導体基板３２に接する側の一部も、共通ドレイン領域として機能する場合がある。なお、低濃度不純物層３３はトランジスタ１０およびトランジスタ２０に共通するドリフト層でもあり、本明細書中ではドリフト層３３とよぶこともある。

【0031】

また金属層３０はトランジスタ１０のドレイン電極およびトランジスタ２０のドレイン電極が共通化された、共通ドレイン電極として機能する。接着剤４１が銀ペーストであり、支持体４２が厚膜金属板である場合、金属層３０だけでなく、導電性接着剤４１と厚膜金属板４２も共通ドレイン電極として機能する。

【0032】

図１に示すように、第１のボディ領域１８および第１のソース領域１４は、開口を有する層間絶縁層３４で覆われ、層間絶縁層３４の開口を通して、第１のボディ領域１８および第１のソース領域１４に接続される第１のソース電極１１の部分１３に接続されている。層間絶縁層３４および第１のソース電極１１の部分１３は、開口を有するパッシベーション層３５で覆われ、パッシベーション層３５の開口を通して第１のソース電極１１の部分１３に接続される部分１２に接続されている。

【0033】

第２のボディ領域２８および第２のソース領域２４は、開口を有する層間絶縁層３４で覆われ、層間絶縁層３４の開口を通して、第２のボディ領域２８および第２のソース領域２４に接続される第２のソース電極２１の部分２３に接続されている。層間絶縁層３４および第２のソース電極２１の部分２３は、開口を有するパッシベーション層３５で覆われ、パッシベーション層３５の開口を通して第２のソース電極２１の部分２３に接続される部分２２に接続されている。

【0034】

したがって複数の第１のソースパッド１１１および複数の第２のソースパッド１２１は、それぞれ第１のソース電極１１および第２のソース電極２１が半導体装置１の表面に部分的に露出した領域、いわゆる端子の部分を指す。同様に、１以上の第１のゲートパッド１１９および１以上の第２のゲートパッド１２９は、それぞれ第１のゲート電極１９（図１、図２Ａ、図２Ｂには図示せず）および第２のゲート電極２９（図１、図２Ａ、図２Ｂには図示せず）が半導体装置１の表面に部分的に露出した領域、いわゆる端子の部分を指す。

【0035】

ところで本開示では、平面視で、第１の領域Ａ１には第１の縦型ＭＯＳトランジスタ１０を構成するものだけが備わり、第２の領域Ａ２には第２の縦型ＭＯＳトランジスタ２０を構成するものだけが備わるとする。また境界線９０とは、第１のソース電極１１の部分１３と、第２のソース電極２１の部分２３との間隔の中央位置をたどる仮想線と捉えてよい。また、有限の幅となるが当該間隔そのものと捉えてもよい(当該間隔の場合であっても、肉眼あるいは低倍率での外観では線として認識することができる)。

【0036】

半導体装置１において、例えば、第１導電型をＮ型、第２導電型をＰ型として、第１のソース領域１４、第２のソース領域２４、半導体基板３２、および、低濃度不純物層３３はＮ型半導体であり、かつ、第１のボディ領域１８および第２のボディ領域２８はＰ型半導体であってもよい。

【0037】

また、半導体装置１において、例えば、第１導電型をＰ型、第２導電型をＮ型として、第１のソース領域１４、第２のソース領域２４、半導体基板３２、および、低濃度不純物層３３はＰ型半導体であり、かつ、第１のボディ領域１８および第２のボディ領域２８はＮ型半導体であってもよい。

【0038】

［２．デュアル構成の縦型ＭＯＳトランジスタの動作］
以下の説明では、トランジスタ１０とトランジスタ２０とが、第１導電型をＮ型、第２導電型をＰ型とした、いわゆるＮチャネル型トランジスタの場合として、半導体装置１の導通動作について説明する。

【0039】

図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、半導体装置１のＸ方向およびＹ方向に繰り返し形成される、トランジスタ１０（またはトランジスタ２０）の略単位構成の、平面図および斜視図である。図３Ａおよび図３Ｂでは、分かりやすさのために半導体基板３２と金属層３０、導電性接着剤４１、厚膜金属板４２、さらにパッシベーション層３５と第１のソース電極１１（または第２のソース電極２１）、層間絶縁層３４は図示していない。

【0040】

トランジスタ１０の構造とトランジスタ２０の構造とは同様である。このため、以下では、略単位構成について、トランジスタ１０の符号を用いて説明する。

【0041】

Ｙ方向とは、半導体層４０の上面と平行し、第１のゲートトレンチ１７が延在する方向である。またＸ方向とは、半導体層４０の上面と平行し、Ｙ方向に直交する方向のことをいう。Ｚ方向とはＸ方向にもＹ方向にも直交し、半導体装置１の高さ方向を示す方向のことをいう。本開示ではＹ方向のことを第１の方向、Ｘ方向のことを第２の方向、Ｚ方向のことを第３の方向と表すこともある。

【0042】

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、トランジスタ１０には、第１のボディ領域１８と第１のソース電極１１とを電気的に接続する第１の接続部１８ａが備わる。第１の接続部１８ａは、第１のボディ領域１８のうち、第１のソース領域１４が形成されていない領域であり、第１のボディ領域１８と同じ第２導電型の不純物を含む。第１のソース領域１４と第１の接続部１８ａとは、Ｙ方向に沿って交互に、かつ周期的に繰り返し配置される。トランジスタ２０についても同様である。

【0043】

半導体装置１において、第１のソース電極１１に高電圧および第２のソース電極２１に低電圧を印加し、第２のソース電極２１を基準として第２のゲート電極２９（第２のゲート導体２５）にしきい値以上の電圧を印加すると、第２のボディ領域２８中の第２のゲート絶縁膜２６の近傍に導通チャネルが形成される。その結果、第１のソース電極１１－第１の接続部１８ａ－第１のボディ領域１８－低濃度不純物層３３－半導体基板３２－金属層３０－導電性接着剤４１－厚膜金属板４２－導電性接着剤４１－金属層３０－半導体基板３２－低濃度不純物層３３－第２のボディ領域２８に形成された導通チャネル－第２のソース領域２４－第２のソース電極２１という経路で主電流が流れて半導体装置１が導通状態となる。この導通経路における、第２のボディ領域２８と低濃度不純物層３３との接触面にはＰＮジャンクションがあり、ボディダイオードとして機能している。

【0044】

同様に、半導体装置１において、第２のソース電極２１に高電圧および第１のソース電極１１に低電圧を印加し、第１のソース電極１１を基準として第１のゲート電極１９（第１のゲート導体１５）にしきい値以上の電圧を印加すると、第１のボディ領域１８中の第１のゲート絶縁膜１６の近傍に導通チャネルが形成される。その結果、第２のソース電極２１－第２の接続部２８ａ－第２のボディ領域２８－低濃度不純物層３３－半導体基板３２－金属層３０－導電性接着剤４１－厚膜金属板４２－導電性接着剤４１－金属層３０－半導体基板３２－低濃度不純物層３３－第１のボディ領域１８に形成された導通チャネル－第１のソース領域１４－第１のソース電極１１という経路で主電流が流れて半導体装置１が導通状態となる。この導通経路における、第１のボディ領域１８と低濃度不純物層３３との接触面にはＰＮジャンクションがあり、ボディダイオードとして機能している。

【0045】

図２Ｂに双方向の主電流の流れを模式的に矢印で示した。水平方向（Ｘ方向）の主電流の流れは、金属層３０、導電性接着剤４１、厚膜金属板４２および半導体基板３２の各層でそれぞれ生じる。金属層３０と厚膜金属板４２の抵抗率は他の層に比べて低いので、金属層３０あるいは厚膜金属板４２を厚くすることで、主電流経路の断面積が拡大し、半導体装置１のオン抵抗を低減することができる。

【0046】

［３．半導体装置の製造方法］
半導体装置１の製造方法について説明する。

【0047】

図４Ａは、本実施形態１における半導体装置１の製造工程の一部を簡易に示したものである。後に個片化される各々のデュアル構成の縦型ＭＯＳトランジスタの構造は、工程５０１までにシリコンウェーハ上にグリッド状に形成される。

【0048】

次に工程５０２において、シリコンウェーハ（後に個片化される各々のデュアル構成の縦型ＭＯＳトランジスタで見れば半導体基板３２に相当する）の裏面側が薄化加工される。工程５０２における薄化加工では、半導体層４０の厚さが１５［μｍ］以上１００［μｍ］以下となるように制御されることが望ましく、さらに望ましくは１５［μｍ］以上７５［μｍ］以下となるように制御されることが望ましい。

【0049】

次に工程５０３において、シリコンウェーハの薄化加工された裏面側全面に金属層３０が形成される。金属層３０は、例えば複数の金属層が含まれる多層構成であってもよいが、次の工程５０４において、導電性接着剤４１と接触接続する面は、銀（Ａｇ）もしくは銅（Ｃｕ）を主材料とすることが望ましい。複数の金属層は、蒸着、スパッタ、めっき、いずれの方法で個別に形成されてもよい。工程５０３における金属層形成では、金属層３０の厚さは１０［μｍ］以上あることが望ましい。

【0050】

次に工程５０４でシリコンウェーハにブレードを用いたダイシングをおこない、各々のデュアル構成の縦型ＭＯＳトランジスタが個片化される。個片化されたデュアル構成の縦型ＭＯＳトランジスタは、まだ厚膜金属板４２が接合されていない状態にあるため、先に説明した、半導体チップ２と呼ぶことのできる状態にある。

【0051】

工程５０４ではシリコンウェーハと共に、工程５０３でシリコンウェーハの裏面側に形成された金属層３０も切断されるが、物理的にブレードで押し出される金属層３０は、半導体チップ２の側面に沿って延伸する。このため個片化された半導体チップ２の金属層３０の外周には、半導体チップ２の裏面側下方（－Ｚ方向）に向かって延伸した突起（いわゆるバリ）が形成される。

【0052】

なおブレードによるダイシングは一例であり、デュアル構成の縦型ＭＯＳトランジスタの個片化はブレードダイシング以外の方法、例えば、レーザーを用いたダイシングでもよい。ただしレーザーを用いたダイシングでは、突起は形成されにくい。

【0053】

次に工程５０５では、あらかじめ銀ペースト等の導電性接着剤４１が塗布された厚膜金属板４２を準備し、半導体チップ２の金属層３０の裏面側を接合する。通常は、導電性接着剤４１が押し込まれる量が、例えば５［μｍ］～１０［μｍ］で設定され、さらに硬化を経た接合後の導電性接着剤４１の厚さが狙いの値（例えば２０［μｍ］～６０［μｍ］）になるように計算して、導電性接着剤４１を厚膜金属板４２の表面に塗布しておく。

【0054】

導電性接着剤４１は、金属層３０の裏面側と厚膜金属板４２を接合するための接着剤である。導電性接着剤４１は、硬化を経て厚膜金属板４２が接合された後の状態で見るとき、金属層３０の裏面側全面が導電性接着剤４１で満遍なく被覆されることが望ましい。

【0055】

厚膜金属板４２は、平面視で、半導体基板３２の面積を上回る面積のものを選択し、接合においては、平面視で、金属層３０の外周から、最近接する厚膜金属板４２の外周まで、概ね等しい幅で余白を設けるように位置合わせをおこなう。一例としては図２Ａに示すように、厚膜金属板４２は半導体層４０の相似形状である。半導体層４０と厚膜金属板４２とが相似形状であるとは、平面視で半導体層４０と厚膜金属板４２とが同じ形状で面積だけが異なることを指す。

【0056】

また厚膜金属板４２は、巨視的には厚さが面内で一様であり、段差や凹凸形状を持たない、いわゆる平板であると、半導体層４０を接合するのに都合がよい。本実施形態１では厚膜金属板４２は平板であるとして説明する。

【0057】

接合時は、相対的に面積の大きい厚膜金属板４２を受け側として、相対的に面積の小さい半導体チップ２を合わせるようにすることが一般的である。平面視で金属層３０の裏面から、導電性接着剤４１がはみ出ていてもよい。導電性接着剤４１がはみ出る量は、平面視で、半導体層４０の外周に沿って一様であっても、そうでなくてもよい。図２Ａでは一例として、導電性接着剤４１のはみ出しが一様である場合を示している。またはみ出した導電性接着剤４１は、図１に示すように半導体チップ２の側面に沿って一部這い上がり、概ね三角形状のフィレットを形成する。

【0058】

工程５０５においては、銀ペースト等の導電性接着剤４１を硬化させるために、半導体チップ２を合わせた状態で、厚膜金属板４２を高温下で熱処理する。熱処理の温度は２００［℃］以下であることが望ましく、例えば１７０［℃］である。導電性接着剤４１は１７０［℃］付近から硬化し、金属層３０と厚膜金属板４２が接合して半導体装置１となる。

【0059】

なお厚膜金属板４２を１７０［℃］へ高温化する熱処理時に、半導体チップ２は反りを生じる。上述したように、半導体層４０の厚さは望ましくは１５［μｍ］以上７５［μｍ］以下であり、第１のソース電極１１および第２のソース電極２１の厚さは２［μｍ］以上８［μｍ］以下である。金属層３０の厚さは望ましくは１０［μｍ］以上であり、この厚さの構成において、１７０［℃］における半導体チップ２は、厚膜金属板４２に近付く方向（図１における断面視で－Ｚ方向）に凸となる反りを生じる。

【0060】

図４Ｂは半導体装置１をフェイスダウン実装する際の模式図である。

【0061】

［４．考察］
以降は本実施形態１における半導体装置１が奏する効果について説明する。

【0062】

デュアル構成の縦型ＭＯＳトランジスタでは、導通時のオン抵抗を低減するために、半導体基板３２（半導体層４０）を薄くし、金属層３０を厚くすることが求められる。そのような構成の半導体チップ２は、高温で－Ｚ方向に凸となる反りを生じやすくなる。半導体層４０を薄くするほど、金属層３０を厚くするほど高温時に生じる反りは大きくなる。

【0063】

特に、オン抵抗の低いデュアル構成の縦型ＭＯＳトランジスタが求められる場合、チャネルの総ゲート幅を増大させる目的で、半導体チップ２の平面視での面積を大きくすることが有効である。しかし面積が大きいと、半導体チップ２に生じる反りは顕著に増大してしまう。

【0064】

半導体チップ２を実装基板にフェイスダウン実装する際は、はんだ接合材を用いて２４０［℃］程度まで高温化するリフロー処理をおこなう必要がある。半導体チップ２の２４０［℃］における反り量が４０［μｍ］を超えると、反りの向きに依らず実装不具合が生じやすくなることが分かっており、半導体チップ２の反り量は４０［μｍ］を下回るように抑制することが求められる。

【0065】

本実施形態１に係る半導体装置１において、半導体チップ２を厚膜金属板４２へ接合するのは、２４０［℃］よりも低い１７０［℃］付近であるため、半導体チップ２の反り量を１７０［℃］付近で生じる程度の反り量で固定することができる。導電性接着剤４１として、例えば銀ペーストのように再溶融しない材料を選択すれば、図４Ｂに示すように、半導体装置１を実装基板にフェイスダウン実装するときのリフロー処理（２４０［℃］）で、厚膜金属板４２に既に接合された半導体チップ２の反りが増大することはない。

【0066】

したがって本実施形態１に係る半導体装置１の構成は、半導体チップ２としての反り量が大きくなる構造、すなわち半導体層４０の厚さが薄く、かつ半導体チップ２の平面視での面積が大きく、さらに金属層３０の厚さが厚い半導体チップ２に対して特に有効である。また、厚膜金属板４２が十分に厚ければ、厚膜金属板４２が半導体チップ２に対する支持体の役割を果たすので、半導体層４０を薄くすることによる半導体チップ２の強度低下を補うことができる。

【0067】

ただし本実施形態１に係る半導体装置１では、導電性接着剤４１を介して半導体チップ２を厚膜金属板４２に貼り合わせる際、図１で模式的に示すように、半導体チップ２からはみ出した導電性接着剤４１は半導体チップ２の側面に一部這い上がり、断面視で概ね三角形状のフィレットを形成する。そのため平面視において、厚膜金属板４２の面積が半導体層４０の面積に比べて十分に大きくないと、導電性接着剤４１のはみ出しが厚膜金属板４２の内部に収まらない懸念がある。

【0068】

また断面視において、はみ出した導電性接着剤４１が半導体チップ２の上面まで這い上がると、半導体装置１が短絡する可能性があるため、導電性接着剤４１が厚膜金属板４２の表面から半導体チップ２の側面に沿って這い上がる高さ（導電性接着剤４１のフィレットの高さ）は、半導体層４０の上面未満でなければならない。

【0069】

したがって、本実施形態１に係る半導体装置１では、（１）導電性接着剤４１のフィレットの底辺の長さの分だけ、導電性接着剤４１のはみ出しがあることを考慮して平面視での厚膜金属板４２の面積を準備し、（２）導電性接着剤４１のフィレットの高さ分だけ、導電性接着剤４１の這い上がりがあることを考慮して半導体チップ２の厚さを調整する必要がある。

【0070】

本実施形態１に係る半導体装置１は、半導体チップ２の湾曲を制御することで、上記（１）に対しては平面視での厚膜金属板４２の適切な大きさを規定し、上記（２）に対しては導電性接着剤４１のはみだし出し（フィレット）に起因する半導体チップ２の短絡を防ぐことができる。

【0071】

まず上記（１）について説明する。

【0072】

上述したように、本実施形態１に係る半導体装置１において、厚膜金属板４２は平面視で半導体チップ２、ならびに半導体チップ２からはみ出る導電性接着剤４１を内包するサイズである必要がある。そのため、半導体チップ２を厚膜金属板４２に接合させることにより、平面視において、半導体装置１の面積は半導体チップ２の面積よりも大きくならざるを得ない。

【0073】

平面視において、半導体装置１の面積がなるべく半導体チップ２の面積から大きくならないようにするためには、厚膜金属板４２の面積をできるだけ小さくする必要があり、そのためには、導電性接着剤４１がはみ出す長さを抑制することが重要となる。

【0074】

そこで本実施形態１に係る半導体装置１は、金属層３０の厚さを１０［μｍ］以上となるように設定して、１７０［℃］における半導体チップ２の反りが支持体４２に近付く方向（－Ｚ方向）に凸となるように制御されている。

【0075】

図１に示すように、厚膜金属板４２から見て金属層３０の裏面が近付く方向（－Ｚ方向）に凸となるように反ると、半導体チップ２の外周は反りによって、支持体４２から相対的に離れる方向（＋Ｚ方向）に湾曲することとなる。半導体チップ２がこのような湾曲形状となると、半導体チップ２の外周では導電性接着剤４１の押さえつけが軽減するため、導電性接着剤４１が半導体チップ２からはみ出す長さを抑制する効果を享受できる。

【0076】

したがって半導体装置１は、半導体装置１の断面視において、半導体装置１のうち、厚膜金属板４２および導電性接着剤４１を除いた半導体チップ２を見たとき、半導体チップ２は厚膜金属板４２に近付く方向に凸となる湾曲形状であることが望ましい。言い換えると、平面視における半導体層４０の外周において、半導体層４０の直下の導電性接着剤４１の厚さは、平面視における半導体層４０の中心において、半導体層４０の直下における導電性接着剤４１の厚さよりも厚くなることが望ましい。

【0077】

図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに、本実施形態１に係る半導体装置１を実装基板にフェイスダウン実装したときの断面ＳＥＭ像を示す。図５Ｂは、図５Ａの破線で囲まれた部分の拡大断面ＳＥＭ像であり、図５Ｃは、図５Ｂの破線で囲まれた部分の拡大断面ＳＥＭ像である。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃに示す半導体装置１において、半導体層４０の厚さは５３［μｍ］、第１のソース電極１１および第２のソース電極２１の厚さは４［μｍ］、金属層３０の厚さは１０［μｍ］であり、厚膜金属板４２の厚さは２００［μｍ］である。

【0078】

図５Ｂおよび図５Ｃにおける水平線Ａは、平面視での半導体層４０の中心における半導体層４０と金属層３０との界面位置を、平面視での半導体層４０の外周まで延長して示したものである。また図５Ｃにおける水平線Ｂは、平面視での半導体層４０の外周における半導体層４０と金属層３０との界面位置を示したものである。

【0079】

図５Ｃにおいて、水平線Ａは水平線Ｂよりも厚膜金属板４２に近い側（－Ｚ方向）にあり、水平線Ａと水平線ＢとのＺ方向の間隔は１０［μｍ］である。したがって、半導体チップ２は厚膜金属板４２に近付く方向（－Ｚ方向）を凸として反った形状を成しており、その反り量は１０［μｍ］である。

【0080】

図５Ｃに示すよう、半導体チップ２の反り量が１０［μｍ］のとき、導電性接着剤４１のはみ出し長さ（導電性接着剤４１のフィレットの底辺の長さ）は１２８［μｍ］であり、厚膜金属板４２は半導体チップ２の外周から１２８［μｍ］以上の余白を持つ必要がある。

【0081】

ここで、図６Ａ、図６Ｂに本実施形態１に係る比較例１の断面ＳＥＭ像を示す。図６Ｂは、図６Ａの破線で囲まれた部分の拡大断面ＳＥＭ像である。図６Ａ、図６Ｂに示す半導体装置１において、半導体層４０の厚さは５３［μｍ］、第１のソース電極１１および第２のソース電極２１の厚さは４［μｍ］、金属層３０の厚さは３［μｍ］であり、厚膜金属板４２の厚さは２００［μｍ］である。この厚さの構成において、半導体チップ２は厚膜金属板４２から離れる方向（＋Ｚ方向）を凸として反った形状を成しており、その反り量は２［μｍ］である。

【0082】

図６Ｂに示すよう、半導体チップ２が＋Ｚ方向に２［μｍ］反った場合、導電性接着剤４１がはみ出す長さ（導電性接着剤４１のフィレットの底辺の長さ）は１５０［μｍ］であり、本実施形態１に係る半導体装置１において、半導体チップ２が－Ｚ方向に１０［μｍ］反った際に形成される導電性接着剤４１のフィレットの底辺の長さ１２８［μｍ］よりも大きいことが分かる。

【0083】

すなわち半導体チップ２が－Ｚ方向に凸となるように反ることで、半導体チップ２の外周では導電性接着剤４１の押さえつけが軽減し、平面視で半導体チップ２から導電性接着剤４１がはみ出す長さを軽減する効果が得られる。そこで発明者らは、厚膜金属板４２の適切な大きさを規定する目的で、本実施形態１に係る半導体装置１における、半導体チップ２の反り量と導電性接着剤４１のはみ出し長さ（導電性接着剤４１のフィレットの底辺の長さ）との関係について検討した。

【0084】

図７に導電性接着剤４１のフィレットの底辺の長さと、半導体チップ２の反り量の関係を表したグラフを示す。横軸は半導体チップ２の反り量ｗ［μｍ］であり、縦軸ははみ出した導電性接着剤４１が形成するフィレットの底辺の長さｂ［μｍ］である。半導体層４０の厚さは５３［μｍ］とし、金属層３０の厚さを調整することで反り量の異なる半導体チップ２を作製し、各反り量のときの導電性接着剤４１のフィレットの底辺の長さをプロットしている。

【0085】

〇印のプロットは、導電性接着剤４１の押込み量が５［μｍ］のときの、導電性接着剤４１のフィレットの底辺の長さｂと半導体チップ２の反り量ｗとの関係であり、ｂとｗはｂ＝－０．７５×ｗ＋１３５．３の関係にある。また□印のプロットは、導電性接着剤４１の押込み量が１０［μｍ］のときの、導電性接着剤４１のフィレットの底辺の長さｂと半導体チップ２の反り量ｗとの関係であり、ｂとｗはｂ＝－１．５×ｗ＋２７０．６の関係にある。

【0086】

導電性接着剤４１の押込み量とは、工程５０５における接合の際に金属層３０と導電性接着剤４１との密着性を担保するため、金属層３０の裏面側全面が導電性接着剤４１で満遍なく被覆されてから、さらに半導体チップ２が厚膜金属板４２側に押込まれる量のことである。

【0087】

平面視での半導体層４０の面積をＳ［μｍ^２］、導電性接着剤４１の押込み量をＰ［μｍ］としたとき、導電性接着剤４１のはみ出し量はＳ×Ｐ［μｍ^３］となるため、導電性接着剤４１の押込み量が大きくなるにともない、導電性接着剤４１のはみ出し量は多くなる。導電性接着剤４１がはみ出す量をなるべく抑制し、かつ金属層３０と導電性接着剤４１の密着性を安定して確保するためには、導電性接着剤４１の押込み量は５［μｍ］～１０［μｍ］の範囲であることが望ましい。

【0088】

本実施形態１に係る半導体装置１において、平面視で厚膜金属板４２が導電性接着剤４１のはみ出し分を内包するためには、導電性接着剤４１の押込み量が５［μｍ］～１０［μｍ］の範囲のときの、導電性接着剤４１のフィレットの底辺の長さ分だけ余白を確保したらよい。したがって、平面視において、半導体層４０の外周から厚膜金属板４２の外周までの最近接距離のうち最小の長さをＭ［μｍ］とすると、－０．７５×ｗ＋１３５．３（〇印のプロット線）≦Ｍ≦－１．５×ｗ＋２７０．６（□印のプロット線）の関係が成立していればよく、この範囲を上回って厚膜金属板４２の面積を拡大する必要はない。半導体チップ２の反りの方向と反り量ｗを調整することで、厚膜金属板４２の面積を小さくすることが可能となるのである。

【0089】

なお、平面視において、半導体層４０の外周から厚膜金属板４２の外周までの最近接距離のうち最小の長さをＭというのは、工程５０４の説明において述べた余白のことである。すなわち、一例として、平面視で金属層３０の外周から、最近接する厚膜金属板４２の外周まで、概ね等しい幅で設ける余白のうち、最小の長さをいう。

【0090】

ただし発明者らが検討した結果、半導体チップ２の１７０［℃］における反り量が３０［μｍ］を上回ると、半導体チップ２の外周で、金属層３０と導電性接着剤４１の物理的な密着性が悪化し、導電性接着剤４１と金属層３０とが剥がれてしまうことがある。

【0091】

図８Ａ、図８Ｂに、本実施形態１に係る比較例２の断面ＳＥＭ像を示す。図８Ｂは、図８Ａの破線で囲まれた部分の拡大断面ＳＥＭ像である。図８Ａ、図８Ｂに示す半導体装置１において、半導体層４０の厚さは４０［μｍ］、第１のソース電極１１および第２のソース電極２１の厚さは４［μｍ］、金属層３０の厚さは２５［μｍ］であり、厚膜金属板４２の厚さは２００［μｍ］である。この厚さの構成において、半導体チップ２は厚膜金属板４２に近付く方向（－Ｚ方向）を凸として反った形状を成しており、その反り量は３５［μｍ］である。

【0092】

図８Ｂに示すよう、半導体チップ２の反り量が３５［μｍ］のとき、半導体チップ２の外周で金属層３０と導電性接着剤４１との間に空間が生じ、金属層３０と導電性接着剤４１が密着していないことが分かる。このように反り量が大きすぎると、平面視における金属層３０の外周付近で導電性接着剤４１が剥がれてしまう懸念がある。したがって、金属層３０と厚膜金属板４２との接合の密着性を安定して確保しながら、導電性接着剤４１のはみ出し量を軽減するためには、半導体チップ２の１７０［℃］における反り量は、３０［μｍ］以下であることが好ましい。

【0093】

半導体チップ２の高温時の反りの方向（湾曲の方向ともいう）と反り量（湾曲量ともいう）は、半導体層４０、第１のソース電極１１および第２のソース電極２１、金属層３０の、それぞれの線膨張係数やヤング率などの物性値と、それぞれの厚さとの関係で決まる。

【0094】

第１のソース電極１１および第２のソース電極２１を構成する金属種と、金属層３０を構成する金属種とは、線膨張係数が近い値であることが多いため、半導体チップ２の反りの方向は、金属層３０と、第１のソース電極１１および第２のソース電極２１の厚さとの関係だけで決まることが多い。

【0095】

第１のソース電極１１の厚さおよび第２のソース電極２１の厚さは、典型的にはそれぞれ２［μｍ］以上８［μｍ］以下であるため、－Ｚ方向に凸となる反りへ制御するためには金属層３０の厚さは、１０［μｍ］以上にすることが望ましい。金属層３０の厚さを、第１のソース電極１１の厚さおよび第２のソース電極２１の厚さよりも厚くすることで、高温時には金属層３０でより大きな熱応力が発生し、半導体チップ２は金属層３０が備わる方向（－Ｚ方向）を凸とする湾曲形状になるためである。

【0096】

なお反り量に関しては、半導体層４０と、金属層３０の厚さとの相対的な関係で決まり、半導体層４０が薄いほど、また金属層３０が厚いほど大きくなる。したがって、半導体層４０と金属層３０の厚さとを調整することで、半導体チップ２の１７０［℃］における反り量を、３０［μｍ］以下に制御することが可能となる。

【0097】

ところで本実施形態１に係る半導体装置１では、導電性接着剤４１が厚膜金属板４２の表面に塗布される量、および導電性接着剤４１の押込み量が一定、かつ導電性接着剤４１を介した金属層３０と厚膜金属板４２との接合の密着性が安定して確保できているとき、導電性接着剤４１が半導体チップ２からはみ出す体積（導電性接着剤４１のフィレットの体積）は一定となる。導電性接着剤４１のフィレットの体積が一定の間、導電性接着剤４１のフィレットの高さ（導電性接着剤４１が厚膜金属板４２の表面から半導体チップ２の側面に沿って這い上がる量）は、導電性接着剤４１のフィレットの底辺の長さに依存して変化する。

【0098】

次に、上記（２）について説明する。

【0099】

本実施形態１に係る半導体装置１において、平面視での半導体層４０の長辺の長さをＬ１［μｍ］、短辺の長さをＬ２［μｍ］（半導体層４０が正方形の場合Ｌ１＝Ｌ２）としたとき、導電性接着剤４１が半導体チップ２からはみ出る量は、Ｌ１×Ｌ２×Ｐ［μｍ^３］となる。また、半導体チップ２からはみ出した導電性接着剤４１は、断面視で概ね三角形状のフィレットを形成するので、導電性接着剤４１のフィレットの高さをｈｔ［μｍ］とすると、導電性接着剤４１のフィレットの体積は、（ｂ×ｈｔ／２）×２×（Ｌ１＋Ｌ２）［μｍ^３］となる。ただし、平面視で導電性接着剤４１のはみ出る量は半導体層４０の外周に沿って一様であると仮定している。

【0100】

導電性接着剤４１が半導体チップ２からはみ出る量Ｌ１×Ｌ２×Ｐ［μｍ^３］と、導電性接着剤４１のフィレットの体積（ｂ×ｈｔ／２）×２×（Ｌ１＋Ｌ２）［μｍ^３］とは等しいため、導電性接着剤４１のフィレットの高さは、ｈｔ＝Ｐ×Ｌ１×Ｌ２／｛ｂ×（Ｌ１＋Ｌ２）｝となる。なお半導体チップ２の反り量は３０［μｍ］以下であり、金属層３０と厚膜金属板４２との間で導電性接着剤４１が剥がれていないことを前提としている。

【0101】

導電性接着剤４１が半導体チップ２の上面まで這い上がると、半導体装置１が短絡する可能性があるため、導電性接着剤４１が厚膜金属板４２の表面から半導体チップ２の側面に沿って這い上がる量（導電性接着剤４１のフィレットの高さ）は、半導体層４０の上面未満でなければならない。

【0102】

本実施形態１に係る半導体装置１では、半導体チップ２が支持体４２に近付く方向（－Ｚ方向）に凸となるように制御されており、半導体チップ２の外周は反りによって、支持体４２から相対的に離れる方向（＋Ｚ方向）に湾曲している。半導体チップ２がこのような湾曲形状となると、平面視での半導体チップ２の外周において、厚膜金属板４２の表面から半導体チップ２の上面までの距離は長くなるため、半導体チップ２からはみ出した導電性接着剤４１が半導体チップ２の上面まで這い上がることを防止する効果を享受できる。

【0103】

本実施形態１に係る半導体装置１において、平面視で半導体チップ２の中心における、半導体チップ２の厚さをＨ［μｍ］、導電性接着剤４１の厚さをＴ［μｍ］としたとき、ｈｔ＜Ｈ＋Ｔ＋ｗの関係が成立すると、導電性接着剤４１が半導体層４０の上面まで這い上がることはない。

【0104】

すなわち、半導体チップ２の反りの向きと量を制御することで、平面視で半導体チップ２からはみ出す導電性接着剤４１の長さを抑制することができ、かつ断面視で半導体チップ２からはみ出した導電性接着剤４１が半導体チップ２の上面まで這い上がることを防止することが可能となる。

【0105】

ところで図９は、本実施形態１に係る半導体装置１の外周の断面ＳＥＭ像である。図９に示すように、金属層３０は導電性接着剤４１と接合する面において、厚膜金属板４２に向かう方向（－Ｚ方向）に突起物を有することがある。一例として、この突起物は、半導体チップ２をウェーハ状態からブレードを用いて個片化する際に、金属層３０が物理的に押し伸ばされて形成されるバリであり、バリである場合、平面視において、金属層３０の外周に沿って連続的に形成されることが多い。

【0106】

本実施形態１に係る半導体装置１では、半導体チップ２の外周でバリの高さが金属層３０の裏面から５［μｍ］以上となる箇所が部分的にでも備わると、金属層３０と導電性接着剤４１の接合に対して、アンカー効果としての役割を果たし、導電性接着剤４１との密着性を向上させる効果がある。

【0107】

さらに発明者らが検討した結果、金属層３０と導電性接着剤４１との密着性において、導電性接着剤４１と接合する金属層３０の面は、ニッケル（Ｎｉ）以外の金属種であることが望ましく、典型的には銀（Ａｇ）もしくは銅（Ｃｕ）を主材料とすると、金属層３０と導電性接着剤４１との接合の密着性を安定して確保できることが分かった。

【0108】

以下では本実施形態１に係る半導体装置１の変形例について説明する。

【0109】

図１０Ａに、実施形態１に係る半導体装置１の変形例１の断面模式図を示す。変形例１に係る半導体装置１では、支持体４２が、半導体チップ２に向かう方向に凸となる湾曲形状を有している。支持体４２の湾曲形状とは、例えば、導電性接着剤４１を介して金属層３０と支持体４２を接合する際の熱処理時に支持体４２の反りに起因して生じる形状のことである。支持体４２の反り量とは、支持体４２を断面視したときの、支持体４２の上面または下面の中で、Ｚ方向における最も高い位置と、最も低い位置との差異である。支持体４２に生じる反りが、半導体チップ２に向かう方向に凸となる反りである場合、最も高い位置は平面視における支持体４２の中心であり、最も低い位置は平面視における支持体４２の外周、特に外周にある角部である。

【0110】

支持体４２の反りの方向や反り量は、１７０［℃］で生じる半導体チップ２の反り量と、支持体４２の厚さまたは／および材質、さらに導電性接着剤４１の厚さまたは／および材質、あるいは接合の条件を調整して制御することができる。最も容易な調整の仕方は、支持体４２の厚さを薄くすることである。支持体４２の厚さを薄くすると、半導体装置１が完成した時点での支持体４２の反り量を増大させることができるが、半導体装置１としての剛性が低減する。このため目安として、支持体４２の厚さは、支持体４２の反り量が、半導体チップ２の反り量よりも小さくなるように設計されることが好ましい。

【0111】

図１０Ａに示すように、半導体装置１において、支持体４２の湾曲量が半導体チップ２の湾曲量よりも小さいうえで、支持体４２が半導体チップ２に向かう方向に凸となる湾曲形状を有する場合、支持体４２が湾曲形状でない場合に比べて導電性接着剤４１の押さえつけが軽減するので、平面視で導電性接着剤４１が半導体層４０からはみ出す長さを抑制することができる。

【0112】

図１０Ｂに、実施形態１に係る半導体装置１の変形例２の断面模式図を示す。変形例２に係る半導体装置１では、支持体４２が、半導体チップ２から離れる方向に凸となる湾曲形状を有している。図１０Ｂに示すように、半導体装置１において、支持体４２の湾曲量が半導体チップ２の湾曲量よりも小さいうえで、支持体４２が半導体チップ２から離れる方向に凸となる湾曲形状を有する場合、支持体４２が湾曲形状でない場合に比べて、平面視で半導体層４０の中心付近において半導体チップ２と導電性接着剤４１との間にボイドが生じることを防止することができる。

【0113】

（実施形態２）
以下、実施形態１に係る半導体装置１から、一部の構成が変更されて成る実施形態２に係る半導体装置１００について説明する。

【0114】

実施形態２に係る半導体装置１００は、実施形態１に係る厚膜金属板であった支持体４２が、絶縁性支持体４２０へ変更される例となっている。

【0115】

ここでは、実施形態２に係る半導体装置１００について、実施形態１に係る半導体装置１と同様の構成要素については、既に説明済みであるとして同じ符号を振ってその詳細な説明を省略し、半導体装置１との相違点を中心に説明する。

【0116】

［１．半導体装置の構成］
図１１に、実施形態２に係る半導体装置１００の断面模式図を示す。実施形態１に係る半導体装置１から、支持体４２が絶縁性支持体４２０へ変更されるところが異なる。

【0117】

［２．半導体装置の製造方法］
図１２に実施形態２に係る半導体装置１００の製造過程の一部を簡易に示した。工程５０１～５０４は実施形態１に係る半導体装置１の製造過程と同様である。工程５０６は実施形態１における工程５０５に相当する工程である。

【0118】

本実施形態２では、工程５０６において半導体チップ２が絶縁性支持体４２０へ接合される。工程５０６では、あらかじめ絶縁性支持体４２０の上面に導電性接着剤４１を塗布する。導電性接着剤４１は、例えば銀ペーストであり、１７０［℃］への高温化で硬化し、半導体チップ２と絶縁性支持体４２０とを接合する。

【0119】

［３．考察］
本実施形態に係る半導体装置１００では、絶縁性支持体４２０を用いるため、実施形態１に係る厚膜金属板よりも剛性を向上させることができる。剛性の良好な素材として、例えばシリコン基板がある。シリコン基板を絶縁性支持体４２０として使用する場合、実施形態１に係る半導体装置１において、厚膜金属板を用いたのと同じ効果を、より薄い寸法で実現することができる。

【0120】

また本開示に係る半導体装置は、金属層３０を備えているため、これを導通経路として十分に低いオン抵抗を実現することができる。したがって本実施形態２の半導体装置１００が有用となるのは、半導体層４０の裏面側に金属層３０を備えている半導体チップ２の場合である。

【0121】

実施形態１に係る半導体装置１と同様、本実施形態２に係る半導体装置１００でも、半導体チップ２における金属層３０の存在により、１７０［℃］において半導体チップ２に生じる反りの向きを、支持体４２に近付く方向に凸とすることができる。

【0122】

以上、本開示の一態様に係る半導体装置について、実施形態１～２および変形例１～２に基づいて説明したが、本開示は、これら実施形態および変形例に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形をこれら実施の形態に施したものや、異なる実施形態および変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の１つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0123】

本願発明に係る縦型ＭＯＳトランジスタを備える半導体装置は、電流経路の導通状態を制御する装置として広く利用できる。

【符号の説明】

【0124】

１、１００ 半導体装置
２ 半導体チップ
１０ トランジスタ（第１の縦型ＭＯＳトランジスタ）
１１ 第１のソース電極
１２、１３ 部分
１４ 第１のソース領域
１５ 第１のゲート導体
１６ 第１のゲート絶縁膜
１７ 第１のゲートトレンチ
１８ 第１のボディ領域
１８ａ 第１の接続領域
１９ 第１のゲート電極
２０ トランジスタ（第２の縦型ＭＯＳトランジスタ）
２１ 第２のソース電極
２２、２３ 部分
２４ 第２のソース領域
２５ 第２のゲート導体
２６ 第２のゲート絶縁膜
２７ 第２のゲートトレンチ
２８ 第２のボディ領域
２８ａ 第２の接続領域
２９ 第２のゲート電極
３０ 金属層
３２ 半導体基板
３３ 低濃度不純物層（ドリフト層）
３４ 層間絶縁層
３５ パッシベーション層
４０ 半導体層
４１ 接着剤（導電性接着剤）
４２ 支持体（厚膜金属板）
９０ 境界線
１１１ 第１のソースパッド
１１９ 第１のゲートパッド
１２１ 第２のソースパッド
１２９ 第２のゲートパッド
４２０ 絶縁性支持体
Ａ１ 第１の領域
Ａ２ 第２の領域

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】