JP2006216940A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006216940A JP2006216940A JP2005377247A JP2005377247A JP2006216940A JP 2006216940 A JP2006216940 A JP 2006216940A JP 2005377247 A JP2005377247 A JP 2005377247A JP 2005377247 A JP2005377247 A JP 2005377247A JP 2006216940 A JP2006216940 A JP 2006216940A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mis transistor
- semiconductor chip
- lead
- semiconductor
- drain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 362
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 43
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 43
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 47
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 27
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 17
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 17
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 15
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 10
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 7
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 7
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 6
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 235000015067 sauces Nutrition 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7813—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
- H01L23/49575—Assemblies of semiconductor devices on lead frames
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/552—Protection against radiation, e.g. light or electromagnetic waves
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
- H01L24/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
- H01L24/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
- H01L24/41—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of a plurality of strap connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
- H01L29/7803—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors structurally associated with at least one other device
- H01L29/7806—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors structurally associated with at least one other device the other device being a Schottky barrier diode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7833—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's
- H01L29/7835—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's with asymmetrical source and drain regions, e.g. lateral high-voltage MISFETs with drain offset region, extended drain MISFETs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
- H01L2224/0554—External layer
- H01L2224/0555—Shape
- H01L2224/05552—Shape in top view
- H01L2224/05554—Shape in top view being square
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
- H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
- H01L2224/0601—Structure
- H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/321—Disposition
- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L2224/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
- H01L2224/331—Disposition
- H01L2224/3318—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
- H01L2224/33181—On opposite sides of the body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
- H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/37001—Core members of the connector
- H01L2224/37099—Material
- H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
- H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/37001—Core members of the connector
- H01L2224/37099—Material
- H01L2224/371—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/37138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/37147—Copper [Cu] as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/36—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process
- H01L2224/37—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors prior to the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/3754—Coating
- H01L2224/37599—Material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
- H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
- H01L2224/401—Disposition
- H01L2224/40151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/40221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/40225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/4501—Shape
- H01L2224/45012—Cross-sectional shape
- H01L2224/45014—Ribbon connectors, e.g. rectangular cross-section
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/45001—Core members of the connector
- H01L2224/45099—Material
- H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
- H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/4912—Layout
- H01L2224/49171—Fan-out arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
- H01L2224/73221—Strap and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/832—Applying energy for connecting
- H01L2224/83201—Compression bonding
- H01L2224/83205—Ultrasonic bonding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/838—Bonding techniques
- H01L2224/83801—Soldering or alloying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
- H01L2224/842—Applying energy for connecting
- H01L2224/84201—Compression bonding
- H01L2224/84205—Ultrasonic bonding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
- H01L2224/848—Bonding techniques
- H01L2224/84801—Soldering or alloying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
- H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
- H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
- H01L2225/06555—Geometry of the stack, e.g. form of the devices, geometry to facilitate stacking
- H01L2225/06562—Geometry of the stack, e.g. form of the devices, geometry to facilitate stacking at least one device in the stack being rotated or offset
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L24/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L24/84—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a strap connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
- H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/41725—Source or drain electrodes for field effect devices
- H01L29/4175—Source or drain electrodes for field effect devices for lateral devices where the connection to the source or drain region is done through at least one part of the semiconductor substrate thickness, e.g. with connecting sink or with via-hole
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01005—Boron [B]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01006—Carbon [C]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01013—Aluminum [Al]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01015—Phosphorus [P]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01023—Vanadium [V]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01029—Copper [Cu]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01033—Arsenic [As]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01079—Gold [Au]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01082—Lead [Pb]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
- H01L2924/1203—Rectifying Diode
- H01L2924/12032—Schottky diode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/14—Integrated circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/1901—Structure
- H01L2924/1904—Component type
- H01L2924/19041—Component type being a capacitor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/30107—Inductance
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/3011—Impedance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
【課題】内部に複数の半導体チップを有する半導体装置のチップ間接続において、配線のインダクタンスを低減させて高速動作を可能にすると共に、小型化が進んだ半導体装置を提供する。
【解決手段】ソース電極(S)が第1の面に形成された第1導電型の第1のMISトランジスタを備えた第1の半導体チップ31と、ドレイン電極(D)が第1の面に形成された第1導電型の第2のMISトランジスタを備えた第2の半導体チップ32を対向させる。ソース電極(S)とドレイン電極(D)との間に介在させたリードフレーム30に各電極を接合させる。配線のインダクタンスを低減させることで高速動作が可能になり、且つ半導体チップを縦方向に重ねることで小型化が進む。リードフレームを用いないで直接チップ同士を接合しても良い。半導体装置は樹脂封止体に封止され、そこに放熱板を取付けることもできる。
【選択図】図1
【解決手段】ソース電極(S)が第1の面に形成された第1導電型の第1のMISトランジスタを備えた第1の半導体チップ31と、ドレイン電極(D)が第1の面に形成された第1導電型の第2のMISトランジスタを備えた第2の半導体チップ32を対向させる。ソース電極(S)とドレイン電極(D)との間に介在させたリードフレーム30に各電極を接合させる。配線のインダクタンスを低減させることで高速動作が可能になり、且つ半導体チップを縦方向に重ねることで小型化が進む。リードフレームを用いないで直接チップ同士を接合しても良い。半導体装置は樹脂封止体に封止され、そこに放熱板を取付けることもできる。
【選択図】図1
Description
本発明は、内部に複数の半導体チップを有する半導体装置のチップ間接続に関し、例えば、DC−DCコンバータのハイサイドとロウサイドのパワー素子の接続に関するものである。
内部に複数の半導体チップを有する半導体装置は、例えば、同期整流等に用いられる直流−直流コンバータ(以下、DC−DCコンバータという)や三相モータなどに使用されている。
例えば、DC−DCコンバータの高効率化を実現するには、ハイサイドのパワー素子を高速化し、スイッチング損失を低減させる必要がある。このため従来から静電容量やゲート抵抗を低減させてハイサイドのパワー素子の高速化を進めてきた。しかしながら、パワー素子の高速化が進むにつれ、ハイサイドのパワー素子がスイッチングする際に発生するノイズが大きな問題となってきている。
例えば、高速スイッチング用途向けデザインであるLD(Lateral Double-diffusion)−MIS(Metal Insulator Semiconductor)(MOS(Metal Oxide Semiconductor) を含む)トランジスタをハイサイドで使用した場合、インダクタンス起因したノイズによってEMC(electromagnetic compatibility)の規制に抵触するおそれもある。従来は、例えば、パワーMISFETの場合、ハイサイドのパワーMISFETのソース下のインダクタンスを低減するために基板の配線を太く短くしたりすることで対応してきた。
例えば、DC−DCコンバータの高効率化を実現するには、ハイサイドのパワー素子を高速化し、スイッチング損失を低減させる必要がある。このため従来から静電容量やゲート抵抗を低減させてハイサイドのパワー素子の高速化を進めてきた。しかしながら、パワー素子の高速化が進むにつれ、ハイサイドのパワー素子がスイッチングする際に発生するノイズが大きな問題となってきている。
例えば、高速スイッチング用途向けデザインであるLD(Lateral Double-diffusion)−MIS(Metal Insulator Semiconductor)(MOS(Metal Oxide Semiconductor) を含む)トランジスタをハイサイドで使用した場合、インダクタンス起因したノイズによってEMC(electromagnetic compatibility)の規制に抵触するおそれもある。従来は、例えば、パワーMISFETの場合、ハイサイドのパワーMISFETのソース下のインダクタンスを低減するために基板の配線を太く短くしたりすることで対応してきた。
特許文献1に記載の発明もその解決法のひとつである。この発明において、半導体モジュールは、導電性の接続部を有する支持基板を有する。第1、第2半導体チップは、それぞれ第1導電型の第1、第2MISトランジスタ構造を有している。第1、第2半導体チップは、第1MISトランジスタのソース、第2MISトランジスタのドレインがそれぞれ裏面に形成される。第1半導体チップは、ソースが接続部と接触し、第2半導体チップはドレインが接続部と接触するように支持基板上に配設されている。接続部を介して第1MISトランジスタのソースと第2MISトランジスタのドレインとが電気的に接続されている。支持基板と第1、第2半導体チップとは絶縁性の外囲器により覆われている。外部接続端子は、外囲器から一部が露出され、且つ接続部及び第1、第2半導体チップとそれぞれ電気的に接続されている。複数の半導体チップが1つの支持基板に搭載され、一方のソースが他方のドレインに電気的に接続されて配線のインダクタンスが低減されているので、複数の半導体チップを有するとともに小型化、高速動作化が可能な半導体モジュールが提供される。
また、特許文献2は、チューナ装置に関するものである。プリント基板両面に2つの半導体チップを実装する。半導体チップをプリント半導体基板に挟んで略同位置に配置することによりチップ間配線長を短くすることができ、チップ間インダクタンスを低下させることができる。
特開2003−332518号公報
特開2002−57278号公報
本発明は、内部に複数の半導体チップを有する半導体装置のチップ間接続において、配線のインダクタンスを低減させて高速動作を可能にすると共に、小型化が進んだ半導体装置を提供するものである。
本発明の半導体装置の一態様は、ソース電極が第1の面に形成された第1導電型の第1のMISトランジスタを備えた第1の半導体チップと、ドレイン電極が第1の面に形成された第1導電型の第2のMISトランジスタを備えた第2の半導体チップとを具備し、前記第1の半導体チップの前記ソース電極と前記第2の半導体チップの前記ドレイン電極とは、両者が対向するように接合されていることを特徴としている。
内部に複数の半導体チップを有する半導体装置のチップ間接続において、配線のインダクタンスを低減させることによって高速動作が可能になると共に、半導体チップを縦方向に重ねることによって小型化が進む。
本発明は、MOSトランジスタを含むMISトランジスタのドレインと、他のMOSトランジスタを含むMISトランジスタのソースとを対向させて、必要に応じてリードを介在させて接合し、複数のMISトランジスタ間の配線のインダクタンスを低減させることを特徴としている。
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。
以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。
まず、図1乃至図7を参照して実施例1を説明する。
図1は、第1の半導体チップのソースと第2の半導体チップのドレインとを対向して接合した半導体装置の断面図である。
図2は、図1の半導体装置の外観を示す斜視図である。
図3は、図1の半導体装置の樹脂封止体内部の上面を示す平面図である。
図4は、図1の半導体装置の樹脂封止体内部の下面を示す平面図である。
図5は、図1の半導体装置に用いる第1の半導体チップに形成されたLD−MISトランジスタの断面図である。
図6は、図1の半導体装置に用いる第2の半導体チップに形成されたD(Double-diffusion)−MISトランジスタの断面図である。
図7は、この実施例の半導体装置であるDC−DCコンバータの回路図である。
内部に複数の半導体チップを有する半導体装置として、DC−DCコンバータや三相モータなどを一例として挙げることができる。この実施例では、DC−DCコンバータを用いて説明する。以下の実施例も同様である。
図1は、第1の半導体チップのソースと第2の半導体チップのドレインとを対向して接合した半導体装置の断面図である。
図2は、図1の半導体装置の外観を示す斜視図である。
図3は、図1の半導体装置の樹脂封止体内部の上面を示す平面図である。
図4は、図1の半導体装置の樹脂封止体内部の下面を示す平面図である。
図5は、図1の半導体装置に用いる第1の半導体チップに形成されたLD−MISトランジスタの断面図である。
図6は、図1の半導体装置に用いる第2の半導体チップに形成されたD(Double-diffusion)−MISトランジスタの断面図である。
図7は、この実施例の半導体装置であるDC−DCコンバータの回路図である。
内部に複数の半導体チップを有する半導体装置として、DC−DCコンバータや三相モータなどを一例として挙げることができる。この実施例では、DC−DCコンバータを用いて説明する。以下の実施例も同様である。
まず、図1乃至図4を参照して半導体チップの組合せ構造を説明する。
この実施例で用いられる第1の半導体チップ31は、LD−MISトランジスタ(Q1)を備え、第1の半導体チップ31の裏面に形成されたソースが、銅もしくは銅合金などの導電体からなるリードフレーム30に接合されている。同じく、この実施例で用いられる第2の半導体チップ32は、D−MISトランジスタ(Q2)を備え、第2の半導体チップ32の裏面に形成されたドレインがリードフレーム30に接合されている。すなわち、第1の半導体チップ31と第2の半導体チップ32とがリードフレーム30を介して対向し配置されている。
この実施例で用いられる第1の半導体チップ31は、LD−MISトランジスタ(Q1)を備え、第1の半導体チップ31の裏面に形成されたソースが、銅もしくは銅合金などの導電体からなるリードフレーム30に接合されている。同じく、この実施例で用いられる第2の半導体チップ32は、D−MISトランジスタ(Q2)を備え、第2の半導体チップ32の裏面に形成されたドレインがリードフレーム30に接合されている。すなわち、第1の半導体チップ31と第2の半導体チップ32とがリードフレーム30を介して対向し配置されている。
リードフレーム30の一端に形成されているリード端子30aは、DC−DCコンバータのインダクタンス(図7のL)を介して出力端子として用いられる。リードフレーム30の他方の端に形成されているリード端子33、34は、リード端子33が第1の半導体チップ31のゲート又はドレインにボンディングワイヤ35により接続されてゲート端子又はドレイン端子として用いられ、リード端子34が第2の半導体チップ32のゲート又はソースにボンディングワイヤ35により接続されてゲート端子又はソース端子に用いられる。第1の半導体チップ31のドレイン端子33及び第2の半導体チップ32のソース端子34は、2つあるいはそれ以上配置してそれぞれのドレイン、ソースと2つあるいはそれ以上のボンディングワイヤで接続することもできる。複数のボンディングワイヤを1つのソース又はドレインに接続することにより過度の電流集中を防ぎ、さらに抵抗成分を低減できる。また、抵抗成分の削減と過度の電流集中を防ぐために、とくに、ソースもしくはドレインではボンディングワイヤを用いずにリボン状の金属板を用いることもできる。
この実施例に示す図1及び図2では、上にD−MISトランジスタ(第2の半導体チップ)、下にLD−MISトランジスタ(第1の半導体チップ)を用いているが、上下を逆にして、上にLD−MISトランジスタ(第1の半導体チップ)、下にD−MISトランジスタ(第2の半導体チップ)を用いても良い。これは、他の実施例及び変形例にも適用されることである。リードフレーム30のチップ搭載部分、半導体チップ31、32及びボンディングワイヤ35は、エポキシ樹脂などを材料とする樹脂封止体36により封止されている。
図7は、この実施例のDC−DCコンバータの構成を示す回路図である。図に示すように、入力電圧が供給される入力端子Vinとグランド(GND)の間にキャパシタ(図示しない)が接続されている。入力端子Vinは、チャネル(電流通路)がN型のMISトランジスタQ1のドレインと接続される。ここで、MISトランジスタには、MOSトランジスタが含まれる。MISトランジスタQ1のゲートは、DC−DC変換用IC(図示しない)と接続される。MISトランジスタQ1は、スイッチング素子として機能する。MISトランジスタQ1のソースは、N型MISトランジスタQ2のドレインと接続される。MISトランジスタQ2のソースは、グランド(GND)と接続され、ゲートは、前記ICと接続されている。
図7は、この実施例のDC−DCコンバータの構成を示す回路図である。図に示すように、入力電圧が供給される入力端子Vinとグランド(GND)の間にキャパシタ(図示しない)が接続されている。入力端子Vinは、チャネル(電流通路)がN型のMISトランジスタQ1のドレインと接続される。ここで、MISトランジスタには、MOSトランジスタが含まれる。MISトランジスタQ1のゲートは、DC−DC変換用IC(図示しない)と接続される。MISトランジスタQ1は、スイッチング素子として機能する。MISトランジスタQ1のソースは、N型MISトランジスタQ2のドレインと接続される。MISトランジスタQ2のソースは、グランド(GND)と接続され、ゲートは、前記ICと接続されている。
MISトランジスタQ1のソースとMISトランジスタQ2のドレインとの接続ノードは、ダイオード(D1)37のカソードと接続され、ダイオード(D1)37のアノードは、グランド(GND)と接続される。このMISトランジスタQ1のソースとMISトランジスタQ2のドレインとの接続ノードは、インダクタンスLを介して出力端子Voutに接続され、ダイオード(D1)37のアノードは、グランド(GND)につながっている。出力端子Voutとグランドとの間には並列にキャパシタCが接続されている。
このDC−DCコンバータの回路において、MISトランジスタQ1は、ハイサイドのパワー素子として第1の半導体チップ31に形成され、MISトランジスタQ2は、ロウサイドのパワー素子として第2の半導体チップ32に形成されている。この半導体チップ31、32内のMISトランジスタの構造は公知であり、ハイサイドのMISトランジスタQ1は、LD−MISトランジスタ(図5参照)、ロウサイドのMISトランジスタQ2は、D−MISトランジスタ(図6参照)を用いる。
このDC−DCコンバータの回路において、MISトランジスタQ1は、ハイサイドのパワー素子として第1の半導体チップ31に形成され、MISトランジスタQ2は、ロウサイドのパワー素子として第2の半導体チップ32に形成されている。この半導体チップ31、32内のMISトランジスタの構造は公知であり、ハイサイドのMISトランジスタQ1は、LD−MISトランジスタ(図5参照)、ロウサイドのMISトランジスタQ2は、D−MISトランジスタ(図6参照)を用いる。
一方、図7のDC−DCコンバータ回路において、MISトランジスタQ1のソースとMISトランジスタQ2のドレインとが接続されている。このため、リードフレーム30を共通電位として、このリードフレーム30の両面に半導体チップ31のソース及び半導体チップ32のドレインを接続している(図3、図4参照)。
この様に、LD−MISトランジスタQ1のソースとD−MISトランジスタのドレインをリードフレームの対面に実装することにより、MISトランジスタ間の配線インダクタンスを低減させることができる。即ち、LD−MISトランジスタQ1のソースとD−MISトランジスタのドレインとの間のノイズの原因となる配線インダクタンスが著しく減少する。また、トランジスタ間の電流の流れがリードフレームに垂直になるので、従来のように半導体チップの水平方向に流れるよりは電流密度が変化することは少ない。
この様に、LD−MISトランジスタQ1のソースとD−MISトランジスタのドレインをリードフレームの対面に実装することにより、MISトランジスタ間の配線インダクタンスを低減させることができる。即ち、LD−MISトランジスタQ1のソースとD−MISトランジスタのドレインとの間のノイズの原因となる配線インダクタンスが著しく減少する。また、トランジスタ間の電流の流れがリードフレームに垂直になるので、従来のように半導体チップの水平方向に流れるよりは電流密度が変化することは少ない。
次に、図5を参照してハイサイドのMISトランジスタQ1を構成するLD−MISトランジスタを説明する。いわゆる横型構造(ラテラル構造)と呼ばれる構造のMISトランジスタ(ここではこれをLD−MISトランジスタという)の存在が知られている。図は、LD−MISトランジスタ構造の一例を概略的に示している。p型の半導体基板1上に例えばエピタキシャル成長によりエピタキシャル(p−epi)層2が形成されている。このエピタキシャル層2の表面に、例えば、イオン注入によりn層(不純物拡散領域)3が形成され、同様にn層3内にn層3より高濃度のn+層(不純物拡散領域)4が形成されている。エピタキシャル層2内のn層3の両端にp層(不純物拡散領域)5が形成され、p層5内に相互に所定間隔だけ離間したn+層(不純物拡散領域)6が形成される。また、n+層6から半導体基板1に達するようにp+層(不純物拡散領域)7が形成されている。
n+層4上に対応する位置のエピタキシャル層2上には、導電性の材料による配線層11を介して、ドレイン電極(D)12が形成される。n層3とn+層6との間に対応する位置のエピタキシャル層2上には、ゲート電極(G)13が形成される。配線層11とゲート電極13とは、層間絶縁膜14により相互に絶縁される。p層5内のn+層6相互間に対応する位置のエピタキシャル層2上には、コンタクト層15が形成されている。このコンタクト層15は、p+層7により半導体基板1の底面の全面に形成されたソース電極(S)16と電気的に接続されている。なお、このような横型MISトランジスタ構造は例示であり、他の形態のMISトランジスタであってもよいことは当然である。
次に、図6を参照してロウサイドのMISトランジスタQ2を構成するD−MISトランジスタを説明する。このMISトランジスタQ2は、例えば、n型の縦型MISトランジスタ構造を有し、底面にドレインが設けられた半導体チップ32に形成される。図は、D−MISトランジスタ構造の一例を概略的に示している。n型の半導体基板10上に、例えば、エピタキシャル成長によりエピタキシャル(n−epi)層8が形成されている。このエピタキシャル層8の表面領域にトレンチが形成されている。このトレンチ表面にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などのゲート絶縁膜17が形成され、トレンチ内部にはポリシリコンなどのゲート電極20(G)が埋め込まれている。このエピタキシャル層8の表面に、例えば、イオン注入によりp層(不純物拡散領域)9が形成され、同様にp層9内に、トレンチの表面領域を囲むように、n層(不純物拡散領域)18が形成されている。n層18は、ソース領域として作用する。半導体基板10裏面には金などからなるドレイン電極19(D)が形成されている。したがって、半導体基板10は、ドレイン領域として用いられる。
以上のように、LD−MISトランジスタ及びD−MISトランジスタともにリードフレームの両面に両者が対向するように接合されるが、これらのトランジスタのソース電極16及びドレイン電極19を介してリードフレーム30に接合される。
以上のように、LD−MISトランジスタ及びD−MISトランジスタともにリードフレームの両面に両者が対向するように接合されるが、これらのトランジスタのソース電極16及びドレイン電極19を介してリードフレーム30に接合される。
次に、図8を参照して実施例2を説明する。
図8は、第1の半導体チップのソースと第2の半導体チップのドレインとを対向して接合した半導体装置の断面図である。この実施例では、DC−DCコンバータ(図7参照)を用いて説明する。この実施例は、半導体装置の樹脂封止体に放熱板を付加したことに特徴がある。
この実施例で用いられる第1の半導体チップ41は、LD−MISトランジスタ(図5参照)を備え、第1の半導体チップ41の裏面に形成されたソースが銅もしくは銅合金などの導電体からなるリードフレーム40に接合されている。同じく、この実施例で用いられる第2の半導体チップ42は、D−MISトランジスタ(図6参照)を備え、第2の半導体チップ42の裏面に形成されたドレインがリードフレーム40に接合されている。すなわち、第1の半導体チップ41と第2の半導体チップ42とがリードフレーム40を介して対向し配置されている。
図8は、第1の半導体チップのソースと第2の半導体チップのドレインとを対向して接合した半導体装置の断面図である。この実施例では、DC−DCコンバータ(図7参照)を用いて説明する。この実施例は、半導体装置の樹脂封止体に放熱板を付加したことに特徴がある。
この実施例で用いられる第1の半導体チップ41は、LD−MISトランジスタ(図5参照)を備え、第1の半導体チップ41の裏面に形成されたソースが銅もしくは銅合金などの導電体からなるリードフレーム40に接合されている。同じく、この実施例で用いられる第2の半導体チップ42は、D−MISトランジスタ(図6参照)を備え、第2の半導体チップ42の裏面に形成されたドレインがリードフレーム40に接合されている。すなわち、第1の半導体チップ41と第2の半導体チップ42とがリードフレーム40を介して対向し配置されている。
リードフレーム40の一端に形成されているリード端子40aは、DC−DCコンバータのインダクタンス(図7のL)を介して出力端子(図7のVout)として用いられる。リードフレーム40の他方の端に形成されているリード端子43、44は、リード端子43が第1の半導体チップ41のゲート又はドレインにボンディングワイヤ45により接続されてゲート端子又はドレイン端子として用いられ、リード端子44が第2の半導体チップ42のゲート又はソースにボンディングワイヤ45により接続されてゲート端子又はソース端子に用いられる。第1の半導体チップ41のドレイン端子43は、入力端子(図7のVin)として用いられる。第1の半導体チップ41のドレイン端子43及び第2の半導体チップ42のソース端子44は、2つあるいはそれ以上配置してそれぞれのドレイン、ソースと2つあるいはそれ以上のボンディングワイヤで接続することもできる。複数のボンディングワイヤを1つのソース又はドレインに接続することにより過度の電流集中を防ぎ、さらに抵抗成分を低減できる。また、抵抗成分の削減と過度の電流集中を防ぐために、とくに、ソースもしくはドレインではボンディングワイヤを用いずにリボン状の金属板を用いることもできる。
この実施例に示す図8では、上にD−MISトランジスタ(第2の半導体チップ)、下にLD−MISトランジスタ(第1の半導体チップ)を用いているが、上下を逆にして、上にLD−MISトランジスタ(第1の半導体チップ)、下にD−MISトランジスタ(第2の半導体チップ)を用いても良い。
リードフレーム40のチップ搭載部分、半導体チップ41、42及びボンディングワイヤ45は、エポキシ樹脂などを材料とする樹脂封止体46により封止されている。樹脂封止体46の下面には銅などからなる放熱板47が形成されている。この放熱板は、樹脂封止体の上面に貼付けることができる。また、放熱板を上下いずれかの半導体チップに直接貼付けて、その外側を樹脂封止体から露出させるようにしても良い。
図7は、この実施例のDC−DCコンバータの構成を示す回路図である。この図に示すように、MISトランジスタQ1(LD−MISトランジスタ)のソースとMISトランジスタQ2(D−MISトランジスタ)のドレインとが接続されている。このため、図8に示すように、リードフレーム40を共通電位として、このリードフレーム40の両面に半導体チップ41のソース及び半導体チップ42のドレインが接続されている。
リードフレーム40のチップ搭載部分、半導体チップ41、42及びボンディングワイヤ45は、エポキシ樹脂などを材料とする樹脂封止体46により封止されている。樹脂封止体46の下面には銅などからなる放熱板47が形成されている。この放熱板は、樹脂封止体の上面に貼付けることができる。また、放熱板を上下いずれかの半導体チップに直接貼付けて、その外側を樹脂封止体から露出させるようにしても良い。
図7は、この実施例のDC−DCコンバータの構成を示す回路図である。この図に示すように、MISトランジスタQ1(LD−MISトランジスタ)のソースとMISトランジスタQ2(D−MISトランジスタ)のドレインとが接続されている。このため、図8に示すように、リードフレーム40を共通電位として、このリードフレーム40の両面に半導体チップ41のソース及び半導体チップ42のドレインが接続されている。
この実施例では、半導体装置を構成するDC−DCコンバータのハイサイドのパワー素子であるLD−MISトランジスタのソース下のインダクタンスを低減することができ、パワー素子のスイッチング時のノイズを低減することができる(即ち、LD−MISトランジスタQ1のソースとD−MISトランジスタQ2のドレインとの間のノイズの原因となる配線インダクタンスが著しく減少する)。そのため、より高速のパワー素子をハイサイドに使用できるようになる。また、トランジスタ間の電流の流れがリードフレームに垂直になるので、従来のように半導体チップの水平方向に流れるよりは電流密度が変化することは少ない。また、放熱特性が著しく向上する。
次に、図9及び図10を参照して実施例3を説明する。
図9及び図10は、第1の半導体チップのドレインソースと第2の半導体チップのドレインとを対向して接合した半導体装置の断面図である。この実施例では、DC−DCコンバータ(図7参照)を用いて説明する。この実施例は、第1及び第2の半導体チップを接合するに際してリードフレームを用いないでチップ同士を直接接合することに特徴がある。即ち、第2の半導体チップ52は、D−MISトランジスタ(図6参照)を備え、同じく、第1の半導体チップ51は、LD−MISトランジスタ(図5参照)を備え、第2の半導体チップ52の裏面に形成されたドレインは、直接第1の半導体チップ51の裏面に形成されたソースに接合されている。
図9及び図10は、第1の半導体チップのドレインソースと第2の半導体チップのドレインとを対向して接合した半導体装置の断面図である。この実施例では、DC−DCコンバータ(図7参照)を用いて説明する。この実施例は、第1及び第2の半導体チップを接合するに際してリードフレームを用いないでチップ同士を直接接合することに特徴がある。即ち、第2の半導体チップ52は、D−MISトランジスタ(図6参照)を備え、同じく、第1の半導体チップ51は、LD−MISトランジスタ(図5参照)を備え、第2の半導体チップ52の裏面に形成されたドレインは、直接第1の半導体チップ51の裏面に形成されたソースに接合されている。
図9(a)に示すように、リード端子50は、第1の半導体チップ51の主面に接合される。リード端子50とは反対方向に導出されているリード端子53、54、58は、リード端子53が第1の半導体チップ51のゲートにボンディングワイヤ55により接続されてゲート端子として用いられ、リード端子54が第2の半導体チップ52のゲート又はソースにボンディングワイヤ55により接続されてゲート端子又はソース端子に用いられ、リード端子58が第1の半導体チップ51のソースと第2の半導体チップ52のドレインの接続部にボンディングワイヤ55により接続されて、図7のLを介してDC−DCコンバータの出力端子として用いられる。第1の半導体チップ51のドレイン端子50は、入力端子(図7のVin)として用いられる。第1の半導体チップ51のドレイン端子50及び第2の半導体チップ52のソース端子54は、2つあるいはそれ以上配置してそれぞれのドレイン、ソースと2つあるいはそれ以上のボンディングワイヤで接続することもできる。複数のボンディングワイヤを1つのソース又はドレインに接続することにより過度の電流集中を防ぎ、さらに抵抗成分を低減できる。また、抵抗成分の削減と過度の電流集中を防ぐために、とくに、ソースもしくはドレインではボンディングワイヤを用いずにリボン状の金属板を用いることもできる。
この実施例に示す図9(a)では、バンプ接続とは逆側にD−MISトランジスタ(第2の半導体チップ)、バンプ接続側にLD−MISトランジスタ(第1の半導体チップ)を用いているが、上下を逆にして、バンプ接続とは逆側にLD−MISトランジスタ(第1の半導体チップ)、バンプ接続側にD−MISトランジスタ(第2の半導体チップ)を用いても良い。
第1及び第2の半導体チップ51、52、ボンディングワイヤ55及びリード端子の一部は、エポキシ樹脂などを材料とする樹脂封止体56により封止されている。
図9(b)の場合は、第1及び第2の半導体チップ51、52を封止する樹脂封止体56の上面に放熱板57を設けている。この実施例では、樹脂封止体の上面に放熱板を配置しているが、変形例として樹脂封止体の下面に設けても良い。また、実施例2の変形例のように、第1及び第2の半導体チップのいずれかに直接放熱板を貼付けても良い。第1の半導体チップを上及び第2の半導体チップを下に配置した構成の半導体装置においても放熱板を上記のように配置することができる。
第1及び第2の半導体チップ51、52、ボンディングワイヤ55及びリード端子の一部は、エポキシ樹脂などを材料とする樹脂封止体56により封止されている。
図9(b)の場合は、第1及び第2の半導体チップ51、52を封止する樹脂封止体56の上面に放熱板57を設けている。この実施例では、樹脂封止体の上面に放熱板を配置しているが、変形例として樹脂封止体の下面に設けても良い。また、実施例2の変形例のように、第1及び第2の半導体チップのいずれかに直接放熱板を貼付けても良い。第1の半導体チップを上及び第2の半導体チップを下に配置した構成の半導体装置においても放熱板を上記のように配置することができる。
図10の場合は、放熱板は用いない。しかし、図10(a)及び図10(b)の半導体装置は、ともに第1の半導体チップ51に接合したリード端子50を樹脂封止体56から露出させて、リード端子50に放熱作用を持たせる配置にしている。
この実施例では、半導体装置を構成するDC−DCコンバータのハイサイドのパワー素子であるLD−MISトランジスタのソース下のインダクタンスを低減することができ、パワー素子のスイッチング時のノイズを低減することができる(即ち、LD−MISトランジスタQ1のソースとD−MISトランジスタQ2のドレインとの間のノイズの原因となる配線インダクタンスが著しく減少する)。そのため、より高速のパワー素子をハイサイドに使用できるようになる。また、トランジスタ間の電流の流れがチップ面に垂直になるので、従来のように半導体チップの水平方向に流れるよりは電流密度が変化することは少ない。また、放熱板もしくは放熱作用の高いリード端子を用いることにより放熱特性が著しく向上する。
この実施例では、半導体装置を構成するDC−DCコンバータのハイサイドのパワー素子であるLD−MISトランジスタのソース下のインダクタンスを低減することができ、パワー素子のスイッチング時のノイズを低減することができる(即ち、LD−MISトランジスタQ1のソースとD−MISトランジスタQ2のドレインとの間のノイズの原因となる配線インダクタンスが著しく減少する)。そのため、より高速のパワー素子をハイサイドに使用できるようになる。また、トランジスタ間の電流の流れがチップ面に垂直になるので、従来のように半導体チップの水平方向に流れるよりは電流密度が変化することは少ない。また、放熱板もしくは放熱作用の高いリード端子を用いることにより放熱特性が著しく向上する。
次に、図11を参照して実施例4を説明する。
図11は、第1の半導体チップのソースと第2の半導体チップのドレインとを対向して接合した半導体装置の断面図である。この実施例では、DC−DCコンバータ(図7参照)を用いて説明する。この実施例の特徴は、DC−DCコンバータの回路に接続されるDC−DC変換用ICを2つの半導体チップとは別体の半導体チップとしてリードフレームに搭載し、且つ樹脂封止体に封止することにある。DC−DCコンバータ(図7参照)は、変換用ICを付加して機能する。変換用ICは、第1の半導体チップのMISトランジスタQ1のゲート及び第2の半導体チップのMISトランジスタQ2のゲートに接続されている。
第1の半導体チップ71は、LD−MISトランジスタ(図5参照)を備え、第1の半導体チップ71の裏面に形成されたソースが銅もしくは銅合金などの導電体からなるリードフレーム70に接合されている。第2の半導体チップ72は、D−MISトランジスタ(図6参照)を備え、第2の半導体チップ72の裏面に形成されたドレインがリードフレーム70に接合されている。すなわち、第1の半導体チップ71と第2の半導体チップ72とがリードフレーム70を介して対向し配置されている。
図11は、第1の半導体チップのソースと第2の半導体チップのドレインとを対向して接合した半導体装置の断面図である。この実施例では、DC−DCコンバータ(図7参照)を用いて説明する。この実施例の特徴は、DC−DCコンバータの回路に接続されるDC−DC変換用ICを2つの半導体チップとは別体の半導体チップとしてリードフレームに搭載し、且つ樹脂封止体に封止することにある。DC−DCコンバータ(図7参照)は、変換用ICを付加して機能する。変換用ICは、第1の半導体チップのMISトランジスタQ1のゲート及び第2の半導体チップのMISトランジスタQ2のゲートに接続されている。
第1の半導体チップ71は、LD−MISトランジスタ(図5参照)を備え、第1の半導体チップ71の裏面に形成されたソースが銅もしくは銅合金などの導電体からなるリードフレーム70に接合されている。第2の半導体チップ72は、D−MISトランジスタ(図6参照)を備え、第2の半導体チップ72の裏面に形成されたドレインがリードフレーム70に接合されている。すなわち、第1の半導体チップ71と第2の半導体チップ72とがリードフレーム70を介して対向し配置されている。
また、リードフレーム70の上面には変換用ICチップ78が第2の半導体チップ72の横に接合されている。この場合、変換用ICチップ78は、裏面を絶縁してリードフレーム70に搭載される。
リードフレーム70の一端に形成されているリード端子70aは、DC−DCコンバータの出力端子(図7のVout)として用いられる。リードフレーム70の他方の端に形成されているリード端子73、74は、リード端子73が第1の半導体チップ71のゲート又はドレインにボンディングワイヤ75により接続されてゲート端子又はドレイン端子として用いられ、リード端子74が第2の半導体チップ72のゲート又はソースにボンディングワイヤ75により接続されてゲート端子又はソース端子に用いられる。第1の半導体チップ71のドレイン端子73及び第2の半導体チップ72のソース端子74は、2つあるいはそれ以上配置してそれぞれのドレイン、ソースと2つあるいはそれ以上のボンディングワイヤで接続することもできる。複数のボンディングワイヤを1つのソース又はドレインに接続することにより過度の電流集中を防ぎ、さらに抵抗成分を低減できる。また、抵抗成分の削減と過度の電流集中を防ぐために、とくに、ソースもしくはドレインではボンディングワイヤを用いずにリボン状の金属板を用いることもできる。
リードフレーム70の一端に形成されているリード端子70aは、DC−DCコンバータの出力端子(図7のVout)として用いられる。リードフレーム70の他方の端に形成されているリード端子73、74は、リード端子73が第1の半導体チップ71のゲート又はドレインにボンディングワイヤ75により接続されてゲート端子又はドレイン端子として用いられ、リード端子74が第2の半導体チップ72のゲート又はソースにボンディングワイヤ75により接続されてゲート端子又はソース端子に用いられる。第1の半導体チップ71のドレイン端子73及び第2の半導体チップ72のソース端子74は、2つあるいはそれ以上配置してそれぞれのドレイン、ソースと2つあるいはそれ以上のボンディングワイヤで接続することもできる。複数のボンディングワイヤを1つのソース又はドレインに接続することにより過度の電流集中を防ぎ、さらに抵抗成分を低減できる。また、抵抗成分の削減と過度の電流集中を防ぐために、とくに、ソースもしくはドレインではボンディングワイヤを用いずにリボン状の金属板を用いることもできる。
この実施例に示す図11では、上にD−MISトランジスタ(第2の半導体チップ)、下にLD−MISトランジスタ(第1の半導体チップ)を用いているが、上下を逆にして、上にLD−MISトランジスタ(第1の半導体チップ)、下にD−MISトランジスタ(第2の半導体チップ)を用いても良い。変換用IC78は、この実施例のように、リードフレーム70の上に形成されていても良いが、リードフレームの下に形成されていても良い。
MISトランジスタQ1のゲートは、変換用IC78と接続される。MISトランジスタQ1は、スイッチング素子として機能する。MISトランジスタQ1のソースは、N型MISトランジスタQ2のドレインと接続される。MISトランジスタQ2のソースは、グランド(GND)と接続され、ゲートは、前記IC78と接続されている(図7参照)。
リードフレーム70のチップ搭載部分、半導体チップ71、72及びボンディングワイヤ75は、エポキシ樹脂などを材料とする樹脂封止体76により封止されている。
MISトランジスタQ1のゲートは、変換用IC78と接続される。MISトランジスタQ1は、スイッチング素子として機能する。MISトランジスタQ1のソースは、N型MISトランジスタQ2のドレインと接続される。MISトランジスタQ2のソースは、グランド(GND)と接続され、ゲートは、前記IC78と接続されている(図7参照)。
リードフレーム70のチップ搭載部分、半導体チップ71、72及びボンディングワイヤ75は、エポキシ樹脂などを材料とする樹脂封止体76により封止されている。
樹脂封止体の上面に又は下面には放熱板を設けるようにしても良い。また、放熱板を上下いずれかの半導体チップに直接貼付けて、その外側を樹脂封止体から露出させるようにしても良い。
図7は、この実施例のDC−DCコンバータの構成を示す回路図である。この図に示すように、MISトランジスタQ1(LD−MISトランジスタ)のソースとMISトランジスタQ2(D−MISトランジスタ)のドレインとが接続されている。このため、図11に示すように、リードフレーム70を共通電位として、このリードフレーム70の両面に半導体チップ71のソース及び半導体チップ72のドレインが接続されている。
図7は、この実施例のDC−DCコンバータの構成を示す回路図である。この図に示すように、MISトランジスタQ1(LD−MISトランジスタ)のソースとMISトランジスタQ2(D−MISトランジスタ)のドレインとが接続されている。このため、図11に示すように、リードフレーム70を共通電位として、このリードフレーム70の両面に半導体チップ71のソース及び半導体チップ72のドレインが接続されている。
この実施例では、半導体装置を構成するDC−DCコンバータのハイサイドのパワー素子であるLD−MISトランジスタのソース下のインダクタンスを低減することができ、パワー素子のスイッチング時のノイズを低減することができる(即ち、LD−MISトランジスタQ1のソースとD−MISトランジスタQ2のドレインとの間のノイズの原因となる配線インダクタンスが著しく減少する)。そのため、より高速のパワー素子をハイサイドに使用できるようになる。また、トランジスタ間の電流の流れがリードフレームに垂直になるので、従来のように半導体チップの水平方向に流れるよりは電流密度が変化することは少ない。また、放熱特性が著しく向上する。また、樹脂封止体にICチップを封止することにより、半導体装置のパーツ数を減少させることができる。ICチップ78の位置が、図11に示す位置に限られないことは勿論である。
次に、図12を参照して実施例5を説明する。
図12は、D−MISトランジスタ及びLD−MISトランジスタを示す断面図である。前述した実施例では、図7に示すダイオードD1の配置について言及していないが、この実施例では第1及び第2の半導体チップのいずれかにこのダイオードD1が形成されていることに特徴がある。
図12(a)は、同じ半導体基板にLD−MISトランジスタ及びダイオードD1が形成された場合である。符号は、図6と共通している。
LD−MISトランジスタは、図7に示すように第1の半導体チップ31に形成される。そして、この第1の半導体チップ31の中にダイオードD1が作り込まれる。ダイオードD1には、例えば、ショットキーバリアダイオード(SBD)が用いられる。
図12は、D−MISトランジスタ及びLD−MISトランジスタを示す断面図である。前述した実施例では、図7に示すダイオードD1の配置について言及していないが、この実施例では第1及び第2の半導体チップのいずれかにこのダイオードD1が形成されていることに特徴がある。
図12(a)は、同じ半導体基板にLD−MISトランジスタ及びダイオードD1が形成された場合である。符号は、図6と共通している。
LD−MISトランジスタは、図7に示すように第1の半導体チップ31に形成される。そして、この第1の半導体チップ31の中にダイオードD1が作り込まれる。ダイオードD1には、例えば、ショットキーバリアダイオード(SBD)が用いられる。
ダイオードが形成される領域(ダイオード)のn−ウエル(well)層81上に、バリアメタル82を介してダイオードD1のアノード電極Aが形成されている。このアノード電極(A)86と、酸化シリコン膜83を介してダイオードD1のカソード(C)84が設けられている。カソード84は、MISトランジスタ(LD−MIS)のソース電極(S)16と共通である。このカソード・ソース(C,S)84は、接続層85を介してカソード・ソース電極(S,C)16と接続されている。
このように、DC−DCコンバータを構成するダイオードD1は、第1の半導体チップに作り込まれる。
図12(b)のD−MISトランジスタは、図7に示すように第2の半導体チップ32に形成される。そして、この第2の半導体チップ32の中にダイオードD1が作り込まれる。ダイオードD1には、例えば、ショットキーバリアダイオード(SBD)が用いられる。
このように、DC−DCコンバータを構成するダイオードD1は、第1の半導体チップに作り込まれる。
図12(b)のD−MISトランジスタは、図7に示すように第2の半導体チップ32に形成される。そして、この第2の半導体チップ32の中にダイオードD1が作り込まれる。ダイオードD1には、例えば、ショットキーバリアダイオード(SBD)が用いられる。
半導体基板10表面に形成されたエピタキシャル層8の表面領域にp層9から離れてp層(不純物拡散領域)87が形成されている。エピタキシャル層8とバリアメタル82の接合領域がダイオードD1を構成し、そのカソードCは、D−MISトランジスタのドレイン(D)19と共通になっている。
以上の様に、ダイオードD1が第1及び第2の半導体チップのいずれかに形成することにより、ダイオードD1を別個の半導体チップとする場合に比べ、半導体装置を構成する半導体チップの数をさらに減少させることができ、さらに、DC−DCコンバータの変換効率を改善することができる。
この実施例のダイオードD1を第1もしくは第2の半導体チップに形成してDC−DCコンバータを構成することは、他の実施例の半導体チップにも当然適用することができる。
以上の様に、ダイオードD1が第1及び第2の半導体チップのいずれかに形成することにより、ダイオードD1を別個の半導体チップとする場合に比べ、半導体装置を構成する半導体チップの数をさらに減少させることができ、さらに、DC−DCコンバータの変換効率を改善することができる。
この実施例のダイオードD1を第1もしくは第2の半導体チップに形成してDC−DCコンバータを構成することは、他の実施例の半導体チップにも当然適用することができる。
次に、本発明の実施例6について説明する。
本実施例に係る半導体装置は、例えば、同期整流型のDC−DCコンバータとして用いられる。DC−DCコンバータは、入力電圧を希望値に変換して出力する。本実施例では、出力電圧を下げる降圧型について説明するが、本発明は昇圧型にも適用可能である。
本実施例に係る半導体装置は、例えば、同期整流型のDC−DCコンバータとして用いられる。DC−DCコンバータは、入力電圧を希望値に変換して出力する。本実施例では、出力電圧を下げる降圧型について説明するが、本発明は昇圧型にも適用可能である。
図13は、そのDC−DCコンバータの構成を例示する回路図である。
チャネル(電流通路)がN型の第1のMISトランジスタQ1のドレインは、入力電圧の供給源Vinに接続されている。第1のMISトランジスタQ1のゲートは、制御IC78と接続されている。第1のMISトランジスタQ1は、制御IC78からのゲート駆動信号を受け、スイッチング素子として機能する。第1のMISトランジスタQ1のソースは、第2のMISトランジスタQ2のドレインと接続されている。
チャネル(電流通路)がN型の第1のMISトランジスタQ1のドレインは、入力電圧の供給源Vinに接続されている。第1のMISトランジスタQ1のゲートは、制御IC78と接続されている。第1のMISトランジスタQ1は、制御IC78からのゲート駆動信号を受け、スイッチング素子として機能する。第1のMISトランジスタQ1のソースは、第2のMISトランジスタQ2のドレインと接続されている。
チャネルがN型の第2のMISトランジスタQ2のソースは、グランド(GND)に接続されている。第2のMISトランジスタQ2のゲートは、制御IC78と接続されている。第2のMISトランジスタQ2は、制御IC78からのゲート駆動信号を受け、スイッチング素子として機能する。第2のMISトランジスタQ2のドレインは、第1のMISトランジスタQ1のソースと接続されている。
第1のMISトランジスタQ1のソースと、第2のMISトランジスタQ2のドレインとの接続ノードLxは、ダイオードD1のカソードと接続され、ダイオードD1のアノードは、グランド(GND)と接続されている。ダイオードD1は、例えば、ショットキーバリアダイオードである。
また、上記接続ノードLxは、インダクタLを介して、出力端子Voutに接続されている。出力端子Voutとグランドとの間には、キャパシタCと抵抗Rが並列接続されている。
なお、Lhd、Lhs、Lld、Lls、Lhg、Llgは、寄生インダクタンスを表す。
第1のMISトランジスタQ1は、DC−DCコンバータにおけるハイサイド(高電圧側)のパワー素子として第1の半導体チップに形成され、第2のMISトランジスタQ2は、DC−DCコンバータにおけるローサイド(低電圧側)のパワー素子として第2の半導体チップに形成されている。この半導体チップ内のMISトランジスタの構造は、前述の実施例と同様であり、第1のMISトランジスタQ1は、図5に例示されるLD−MISトランジスタであり、第2のMISトランジスタQ2は、図6に例示されるD−MISトランジスタである。
上記第1の半導体チップ及び第2の半導体チップを含む実施例6に係る半導体装置が、図14〜17に表される。
図14は、プリント配線板65に実装された状態の本実施例に係る半導体装置90の要部断面構造を模式的に例示する断面図である。
図15は、図14に表される半導体装置90において放熱板106を外した状態の上面図である。
図16は、同半導体装置90の下面図である。
図17は、同半導体装置90の内部構成を表す平面図である。
図14は、プリント配線板65に実装された状態の本実施例に係る半導体装置90の要部断面構造を模式的に例示する断面図である。
図15は、図14に表される半導体装置90において放熱板106を外した状態の上面図である。
図16は、同半導体装置90の下面図である。
図17は、同半導体装置90の内部構成を表す平面図である。
第1の半導体チップ91は第1のMISトランジスタQ1を有する。第1の半導体チップ91は、その第1の面(図14において下面)を、リードフレーム93のアイランド部93bの一方の面(図14において上面)に対向させて実装されている。リードフレーム93は、例えば銅もしくは銅合金などの導電体からなる。
第1の半導体チップ91の第1の面には、第1のMISトランジスタQ1のソース電極が露出して形成され、このソース電極は、リードフレーム93のアイランド部93bの一方の面に、例えばはんだを介して接合している。なお、はんだ以外の導電性接合材、もしくは超音波の印加による接合面どうしの振動摩擦を利用した超音波接合法により、第1のMISトランジスタQ1のソース電極と、リードフレーム93とを接合してもよい。いずれにしても、第1のMISトランジスタQ1のソース電極と、リードフレーム93とが低抵抗で接合されればよい。
第2の半導体チップ92は第2のMISトランジスタQ2を有する。第2の半導体チップ92は、その第1の面(図14において上面)を、リードフレーム93のアイランド部93bの他方の面(図14において下面)に対向させて実装されている。
第2の半導体チップ92の第1の面には、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極が露出して形成され、このドレイン電極は、リードフレーム93のアイランド部93bの他方の面に、例えばはんだを介して接合している。なお、はんだ以外の導電性接合材、もしくは超音波の印加による接合面どうしの振動摩擦を利用した超音波接合法により、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極と、リードフレーム93とを接合してもよい。いずれにしても、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極と、リードフレーム93とが低抵抗で接合されればよい。
上述のように、第1の半導体チップ91及び第2の半導体チップ92は、導電性を有するリードフレーム93のアイランド部93bの表裏両面にそれぞれ実装され、リードフレーム93を共通電位として、第1のMISトランジスタQ1のソース電極と、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極とが電気的に接続されている。
リードフレーム93の電位は、図13に表される回路において、第1のMISトランジスタQ1のソース電極と、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極との接続ノードLxの電位に対応する。リードフレーム93の端部93aは、半導体装置90の出力端子として機能し、プリント配線板65に形成された図示しない配線パターンに接続されている。
第1の半導体チップ91の第2の面(図14において上面)には、第1のMISトランジスタQ1のドレイン電極が露出して形成されている。第1の半導体チップ91の第2の面に対向して第1のリード95が例えば超音波接合され、第1のMISトランジスタQ1のドレイン電極と第1のリード95とが電気的に接続されている。第1のリード95は、例えば、銅もしくは銅合金などの導電体からなる。なお、第1のMISトランジスタQ1のドレイン電極と第1のリード95との接合は、超音波接合に限らず、はんだ等の導電性接合材を介して行ってもよい。
第1のリード95の端部95aは、プリント配線板65に形成された図示しない配線パターンを介して、図13に表される入力電圧供給源Vinに接続されている。
半導体装置90の裏面には第4のリード98が設けられ、この第4のリード98は、ボンディングワイヤ94により、第1のMISトランジスタQ1のゲート電極と接続されている。第4のリード98は、例えば、銅もしくは銅合金などの導電体からなる。ボンディングワイヤ94は、例えば、金線からなる。図17に表されるように、第4のリード98は、リードフレーム93、第1の半導体チップ91及び第2の半導体チップ92に重ならないように設けられている。
第1の半導体チップ91の第2の面において、第1のリード95が接合していない部分には、第1のMISトランジスタのゲート電極のパッド部が形成され、このパッド部にボンディングワイヤ94の一端がボンディングされ、ボンディングワイヤ94の他端は、第4のリード98の内面にボンディングされている。第4のリード98は、プリント配線板65に形成された図示しない配線パターンを介して、図13に表される制御IC78に接続されている。
第2の半導体チップ92の第2の面(図14において下面)には、第2のMISトランジスタQ2のソース電極が露出して形成されている。第2の半導体チップ92の第2の面に対向して第2のリード96が例えば超音波接合され、第2のMISトランジスタQ2のソース電極と第2のリード96とが電気的に接続されている。第2のリード96は、例えば、銅もしくは銅合金などの導電体からなる。なお、第2のMISトランジスタQ2のソース電極と第2のリード96との接合は、超音波接合に限らず、はんだ等の導電性接合材を介して行ってもよい。第2のリード96は、プリント配線板65に形成された図示しない配線パターンを介して、グランドに接続されている。
また、第2の半導体チップ92の第2の面には、第2のMISトランジスタQ2のゲート電極も露出して形成されている。第2の半導体チップ92の第2の面に対向して第3のリード97が例えば超音波接合され、第2のMISトランジスタQ2のゲート電極と第3のリード97とが電気的に接続されている。第3のリード97は、例えば、銅もしくは銅合金などの導電体からなる。なお、第2のMISトランジスタQ2のゲート電極と第3のリード97との接合は、超音波接合に限らず、はんだ等の導電性接合材を介して行ってもよい。第3のリード97は、プリント配線板65に形成された図示しない配線パターンを介して、図13に表される制御IC78に接続されている。
リードフレーム93のアイランド部93b、第1の半導体チップ91、第2の半導体チップ92及びボンディングワイヤ94は、例えばエポキシ樹脂などの樹脂封止体99により封止されている。
半導体装置90の裏面側に設けられた、第2のリード96、第3のリード97及び第4のリード98の各裏面(外面)は、図16に表されるように、樹脂封止体99から露出している。この露出面を介して、第2のリード96、第3のリード97及び第4のリード98がプリント配線板65と接続される。
同様に、第1のリード95の端部95a及びリードフレーム93の端部93aの各裏面も、樹脂封止体99から露出しており、この露出面を介して、第1のリード95及びリードフレーム93がプリント配線板65と接続される。
また、図15に表されるように、第1のリード95の外面(上面)も、樹脂封止体99から露出しており、この露出面には、図14に表される放熱板106が、例えば、はんだや、熱伝導性に優れた接着剤等を介して接合されている。放熱板106は、例えばアルミニウムなどの熱伝導性に優れた材料からなる。
以上説明したように、本実施例によれば、第1のMISトランジスタQ1のソース電極と、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極とを、導電性のリードフレーム93の表裏両面にそれぞれ接合させることで、第1のMISトランジスタQ1のソース電極と、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極とを電気的に接続している。これにより、ボンディングワイヤによる接続に比べて、第1のMISトランジスタQ1と第2のMISトランジスタQ2との間の配線長を短くでき、かつ低抵抗にでき、その配線における寄生インダクタンス及びこの寄生インダクタンスによるインピーダンスを低減することができる。これにより、DCーDCコンバータの変換効率を向上させることができ、また高周波動作時のEMI(Electromagnetic Interference)ノイズを低減できる。本実施例によれば、主電流経路における全寄生インダクタンスを低減することができるが、特に、寄生インダクタンスLhsの低減により、DCーDCコンバータの変換効率を向上できる。
図27は、図13に表されるDC−DCコンバータにおける、各寄生インダクタンスLhd、Lhs、Lld、Lls、Lhg、Llgの変換効率依存のシミュレーション結果を表す。
シミュレーションの条件は、以下のように設定した。
入力電圧:12[V]
出力電圧:1.36[V]
出力電流:20[A]
周波数:1[MHz]
図27より、寄生インダクタンスLhsの低減が、変換効率の向上に非常に有効である。
シミュレーションの条件は、以下のように設定した。
入力電圧:12[V]
出力電圧:1.36[V]
出力電流:20[A]
周波数:1[MHz]
図27より、寄生インダクタンスLhsの低減が、変換効率の向上に非常に有効である。
図28は、第1のMISトランジスタQ1のゲート−ノードLx間電圧(driver output)(Vg−Lx)、ゲート−ソース間電圧(actual g−s voltage)(Vgs)、寄生インダクタンスLhsにおける電圧降下(VLhs)、の各波形(時間変化)を表す。
寄生インダクタンスLhsにおける電圧降下により、ゲート−ソース間電圧(actual g−s voltage)が減少する。したがって、本実施例では、寄生インダクタンスLhsを低減できるので、第1のMISトランジスタQ1のゲート−ソース間電圧Vgsが、寄生インダクタンスLhsによる電圧降下なく適正に印加され、ターンオン期間中のドレイン−ソース間電圧(Vds)を低減でき、その結果、ターンオン損失を低減できる。
寄生インダクタンスLhsにおける電圧降下により、ゲート−ソース間電圧(actual g−s voltage)が減少する。したがって、本実施例では、寄生インダクタンスLhsを低減できるので、第1のMISトランジスタQ1のゲート−ソース間電圧Vgsが、寄生インダクタンスLhsによる電圧降下なく適正に印加され、ターンオン期間中のドレイン−ソース間電圧(Vds)を低減でき、その結果、ターンオン損失を低減できる。
図29(a)は、Lhs=0.44[nH]に設定して、第1のMISトランジスタ(high side MOS)Q1をスイッチング動作させたときの、消費電力(Power Consumption)、ゲート−ソース間電圧(Vgs)、ドレイン−ソース間電圧(Vds)、ドレイン電流(Id)、の各波形(時間変化)を表す。
図29(b)は、Lhs=1.24[nH]に設定して、第1のMISトランジスタQ1をスイッチング動作させたときの、消費電力(Power Consumption)、ゲート−ソース間電圧(Vgs)、ドレイン−ソース間電圧(Vds)、ドレイン電流(Id)、の各波形(時間変化)を表す。
Lhs=0.44[nH]の場合、Lhs=1.24[nH]の場合に比較して、図28で説明する現象によってターンオン期間中の消費電力を低減できる。
図29(b)は、Lhs=1.24[nH]に設定して、第1のMISトランジスタQ1をスイッチング動作させたときの、消費電力(Power Consumption)、ゲート−ソース間電圧(Vgs)、ドレイン−ソース間電圧(Vds)、ドレイン電流(Id)、の各波形(時間変化)を表す。
Lhs=0.44[nH]の場合、Lhs=1.24[nH]の場合に比較して、図28で説明する現象によってターンオン期間中の消費電力を低減できる。
図30は、図27と同様に、各寄生インダクタンスLhd、Lhs、Lld、Lls、Lhg、Llgの変換効率依存のシミュレーション結果を表す。
シミュレーションの条件は、以下のように設定した。
入力電圧:12[V]
出力電圧:1.36[V]
出力電流:20[A]
周波数:1[MHz]
図31(a)は、Lls=1.4[nH]に設定して、第1のMISトランジスタQ1をスイッチング動作させたときの、消費電力(Power Consumption)、ゲート−ソース間電圧(Vgs)、ドレイン−ソース間電圧(Vds)、ドレイン電流(Id)、の各波形(時間変化)を表す。
図31(b)は、Lls=5.6[nH]に設定して、第1のMISトランジスタQ1をスイッチング動作させたときの、消費電力(Power Consumption)、ゲート−ソース間電圧(Vgs)、ドレイン−ソース間電圧(Vds)、ドレイン電流(Id)、の各波形(時間変化)を表す。
Lls=5.6[nH]の場合、第2のMISトランジスタ(low side MOS)Q2の寄生インダクタンスにより、ドレイン−ソース間電圧(Vds)に大きなサージ電圧が発生し、ノイズの増大を招き、また消費電力も大きい。
シミュレーションの条件は、以下のように設定した。
入力電圧:12[V]
出力電圧:1.36[V]
出力電流:20[A]
周波数:1[MHz]
図31(a)は、Lls=1.4[nH]に設定して、第1のMISトランジスタQ1をスイッチング動作させたときの、消費電力(Power Consumption)、ゲート−ソース間電圧(Vgs)、ドレイン−ソース間電圧(Vds)、ドレイン電流(Id)、の各波形(時間変化)を表す。
図31(b)は、Lls=5.6[nH]に設定して、第1のMISトランジスタQ1をスイッチング動作させたときの、消費電力(Power Consumption)、ゲート−ソース間電圧(Vgs)、ドレイン−ソース間電圧(Vds)、ドレイン電流(Id)、の各波形(時間変化)を表す。
Lls=5.6[nH]の場合、第2のMISトランジスタ(low side MOS)Q2の寄生インダクタンスにより、ドレイン−ソース間電圧(Vds)に大きなサージ電圧が発生し、ノイズの増大を招き、また消費電力も大きい。
また、第1のMISトランジスタQ1のドレイン電極、第2のMISトランジスタQ2のソース電極及びゲート電極は、ボンディングワイヤではなく、それぞれ板状の第1のリード95、第2のリード96、第3のリード97を介して、外部に導出されてプリント配線板65に接続されているため、オン抵抗を小さくできる。
また、ワイヤボンディング接続をあまり行わないことで、半導体装置90の薄型化・小型化を図れ、例えば、携帯電話やノートパソコンに搭載する場合の高密度実装に対応可能となる。
また、第1の半導体チップ91の動作で生ずる熱は、第1のリード95及び放熱板106を介して半導体装置90外に放熱されるので、放熱性に優れ、第1の半導体チップ91の信頼性を高めることができる。さらに、放熱板106の上に、フィン付きヒートシンクを接合させれば、より放熱性を高めることができる。なお、樹脂封止体99から露出される部分は、第1のリード95上面の全面に限らず、一部でもよいが、露出面が大きいほど放熱性はよくなる。第2の半導体チップ92の熱は、第2のリード96、第3のリード97、リードフレーム93などを介して、プリント配線板65上の配線パターンを利用して放熱される。
また、第2の半導体チップ92には、第2のMISトランジスタQ2の他に、図13に表されるダイオードD1も形成されている。具体的なチップの構造は、図12を参照して前述した実施例5と同様である。第2のMISトランジスタQ2とダイオードD1とを、同一チップに形成することで、第2のMISトランジスタQ2とダイオードD1との配線間の寄生成分についても低減できる。
なお、昇圧型のDC−DCコンバータの場合には、ダイオードD1を、第1のMISトランジスタQ1と共に、第1の半導体チップ91に形成してもよい。
第1〜4のリード95〜98、リードフレーム93の端部93aは、それぞれ任意の方向に導出することが可能であり、様々な回路レイアウトに柔軟に対応できる。
図18は、本発明の実施例7に係る半導体装置の内部構成を表す平面図である。
この例では、リードフレーム93の端部93a、第3及び第4のリード97、98の導出方向は、図17に表される実施例6と同じであるが、第1のリード95の端部95aは、第3及び第4のリード97、98の導出方向の反対方向に導出し、第2のリード96は、リードフレーム93の端部93aの導出方向の反対方向に導出している。
この例では、リードフレーム93の端部93a、第3及び第4のリード97、98の導出方向は、図17に表される実施例6と同じであるが、第1のリード95の端部95aは、第3及び第4のリード97、98の導出方向の反対方向に導出し、第2のリード96は、リードフレーム93の端部93aの導出方向の反対方向に導出している。
図19は、本発明の実施例8に係る半導体装置の内部構成を表す平面図である。
この例では、第1のリード95の端部95aの導出方向と、リードフレーム93の端部93aの導出方向とを、図17に表される実施例6と逆方向にしている。
この例では、第1のリード95の端部95aの導出方向と、リードフレーム93の端部93aの導出方向とを、図17に表される実施例6と逆方向にしている。
図20は、本発明の実施例9に係る半導体装置の内部構成を表す平面図である。
この例では、第2のリード96の導出方向と、リードフレーム93の端部93aの導出方向とを、図18に表される実施例7と逆方向にしている。
この例では、第2のリード96の導出方向と、リードフレーム93の端部93aの導出方向とを、図18に表される実施例7と逆方向にしている。
図21は、本発明の実施例10に係る半導体装置の下面(裏面)を模式的に表す平面図である。
この例では、半導体装置の裏面に形成された第2〜4のリード133、135、134を半導体装置の端縁部にまで延在させて形成していない。第2〜4のリード133、135、134は、樹脂封止体99から露出さえしていれば、外部回路との接続を行える。
この例では、半導体装置の裏面に形成された第2〜4のリード133、135、134を半導体装置の端縁部にまで延在させて形成していない。第2〜4のリード133、135、134は、樹脂封止体99から露出さえしていれば、外部回路との接続を行える。
ただし、第2〜4のリードを、端縁部まで延ばす、もしくは図16に表される前述の実施例6のように、端縁部より少しはみ出して形成した場合には、例えばはんだなどの接合材の状態を確認しやすくなり、接合不良の発見が容易になる。
図22は、本発明の実施例11に係る半導体装置の内部構成を表す平面図である。
この例では、第1のリード171、第2のリード172、第3のリード174、第4のリード175、リードフレーム173の各端部を、複数に分割している。
この例では、第1のリード171、第2のリード172、第3のリード174、第4のリード175、リードフレーム173の各端部を、複数に分割している。
次に、本発明の実施例12について説明する。
本実施例に係る半導体装置も、例えば、図13に表されるDC−DCコンバータとして用いられる。
本実施例に係る半導体装置も、例えば、図13に表されるDC−DCコンバータとして用いられる。
図23は、本実施例に係る半導体装置110の要部断面構造を模式的に例示する断面図である。
図24は、同半導体装置110の内部構成を表す平面図である。
図24は、同半導体装置110の内部構成を表す平面図である。
第1の半導体チップ111は第1のMISトランジスタQ1を有する。第1の半導体チップ111は、その第1の面(図23において下面)を、リードフレーム113のアイランド部113bの一方の面(図23において上面)に対向させて実装されている。リードフレーム113は、例えば銅もしくは銅合金などの導電体からなる。
第1の半導体チップ111の第1の面には、第1のMISトランジスタQ1のソース電極が露出して形成され、このソース電極は、リードフレーム113のアイランド部113bの一方の面に、例えばはんだを介して接合している。なお、はんだ以外の導電性接合材、もしくは超音波の印加による接合面どうしの振動摩擦を利用した超音波接合法により、第1のMISトランジスタQ1のソース電極と、リードフレーム113とを接合してもよい。
第2の半導体チップ112は第2のMISトランジスタQ2を有する。第2の半導体チップ112は、その第1の面(図23において上面)を、リードフレーム113のアイランド部113bの他方の面(図23において下面)に対向させて実装されている。
第2の半導体チップ112の第1の面には、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極が露出して形成され、このドレイン電極は、リードフレーム113のアイランド部113bの他方の面に、例えばはんだを介して接合している。なお、はんだ以外の導電性接合材、もしくは超音波の印加による接合面どうしの振動摩擦を利用した超音波接合法により、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極と、リードフレーム113とを接合してもよい。
上述のように、第1の半導体チップ111及び第2の半導体チップ112は、導電性を有するリードフレーム113のアイランド部113bの表裏両面にそれぞれ実装され、リードフレーム113を共通電位として、第1のMISトランジスタQ1のソース電極と、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極とが電気的に接続されている。
リードフレーム113の電位は、図13に表される回路において、第1のMISトランジスタQ1のソース電極と、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極との接続ノードLxの電位に対応する。リードフレーム113の端部113aは、半導体装置110の出力端子として機能し、プリント配線板などの外部回路に接続される。
第1の半導体チップ111の第2の面(図23において上面)には、第1のMISトランジスタQ1のドレイン電極が露出して形成されている。第1の半導体チップ111の第2の面に対向して第1のリード114が例えば超音波接合され、第1のMISトランジスタQ1のドレイン電極と第1のリード114とが電気的に接続されている。第1のリード114は、例えば、銅もしくは銅合金などの導電体からなる。なお、第1のMISトランジスタQ1のドレイン電極と第1のリード114との接合は、超音波接合に限らず、はんだ等の導電性接合材を介して行ってもよい。
第1のリード114の端部は、プリント配線板などを介して、図13に表される入力電圧供給源Vinに接続されている。
第2の半導体チップ112の第2の面(図23において下面)には、第2のMISトランジスタQ2のソース電極が露出して形成されている。第2の半導体チップ112の第2の面に対向して第2のリード115が例えば超音波接合され、第2のMISトランジスタQ2のソース電極と第2のリード115とが電気的に接続されている。第2のリード115は、例えば、銅もしくは銅合金などの導電体からなる。なお、第2のMISトランジスタQ2のソース電極と第2のリード115との接合は、超音波接合に限らず、はんだ等の導電性接合材を介して行ってもよい。第2のリード115は、プリント配線板などを介してグランドに接続される。
第2のリード115の内面(上面)において、第2の半導体チップ112が接合していない部分には、制御IC78が実装されている。制御IC78は、導電性ペーストや樹脂接着剤を用いた公知のダイボンディング法により、第2のリード115上に実装される。制御IC78は、第1のMISトランジスタQ1及び第2のMISトランジスタQ2のスイッチング動作を制御する。
第2の半導体チップ112の第2の面には、第2のMISトランジスタQ2のゲート電極も露出して形成されている。第2の半導体チップ112の第2の面に対向して第3のリード116が例えば超音波接合され、第2のMISトランジスタQ2のゲート電極と第3のリード116とが電気的に接続されている。第3のリード116は、例えば、銅もしくは銅合金などの導電体からなる。なお、第2のMISトランジスタQ2のゲート電極と第3のリード116との接合は、超音波接合に限らず、はんだ等の導電性接合材を介して行ってもよい。
半導体装置110の裏面には第4のリード118(図24参照)が設けられ、この第4のリード118は、ボンディングワイヤ130により、制御IC78の上面(実装面の反対側の面)に形成されたパッドと接続されている。また、第1の半導体チップ111に形成された第1のMISトランジスタQ1のゲート電極は、第1の半導体チップ111の上面にパッドとして導出され、このパッドは、ボンディングワイヤ127により、制御IC78上面に形成されたパッドと接続されている。したがって、第1のMISトランジスタQ1のゲート電極は、ボンディングワイヤ127を介して制御IC78と接続され、さらに制御IC78及びボンディングワイヤ130を介して、第4のリード118と接続されている。
また、第3のリード116の内面(上面)には、ボンディングワイヤ129の一端がボンディングされ、このボンディングワイヤ129の他端は、制御IC78上面に形成されたパッドにボンディングされている。これにより、第2の半導体チップ112に形成された第2のMISトランジスタQ2のゲート電極は、制御IC78と接続されている。
また、制御IC78は、ボンディングワイヤ131を介して、リードフレーム113と接続されている。さらに、半導体装置110の裏面には複数のリード117が設けられ、各リード117は、ボンディングワイヤ128により、制御IC78の上面に形成されたパッドと接続されている。
リードフレーム113のアイランド部113b、第1の半導体チップ111、第2の半導体チップ112、制御IC78及び各ボンディングワイヤは、例えばエポキシ樹脂などの樹脂封止体109により封止されている。
半導体装置110の裏面に設けられた、第2のリード115、第3のリード116、第4のリード118、リード117の各裏面(外面)は、樹脂封止体109から露出し、この露出面を介して、外部の回路と接続可能となっている。
同様に、第1のリード114の端部及びリードフレーム113の端部113aの各裏面も、樹脂封止体109から露出しており、この露出面を介して、外部の回路と接続可能となっている。
第1のリード114の外面(上面)は、樹脂封止体109から露出しており、この露出面には、図示しない放熱板が、例えば、はんだや、熱伝導性に優れた接着剤等を介して接合される。放熱板は、例えばアルミニウムなどの熱伝導性に優れた材料からなる。
以上説明したように、本実施例においても、第1のMISトランジスタQ1のソース電極と、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極とを、導電性のリードフレーム113の表裏両面にそれぞれ接合させることで、第1のMISトランジスタQ1のソース電極と、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極とを電気的に接続している。これにより、ボンディングワイヤによる接続に比べて、第1のMISトランジスタQ1と第2のMISトランジスタQ2との間の配線長を短くでき、かつ低抵抗にでき、その配線における寄生インダクタンス及びこの寄生インダクタンスによるインピーダンスを低減することができる。これにより、DCーDCコンバータの変換効率を向上させることができ、また高周波動作時のEMIノイズを低減できる。本実施例によれば、主電流経路における全寄生インダクタンスを低減することができるが、特に、寄生インダクタンスLhsの低減により、DCーDCコンバータの変換効率を向上できる。
また、本実施例では、第1の半導体チップ111と第2の半導体チップ112に加えて、制御IC78も同じパッケージ内に収めてモジュール化しているため、高密度実装に有利となる。その制御IC78の実装用の支持体としては、第2のMISトランジスタQ2のソース電極導出用の第2のリード115を兼用させているため、部品点数を減らして、小型化及び低コスト化を図れる。
また、DC−DCコンバータにおいては、第1のMISトランジスタQ1及び第2のMISトランジスタQの高周波スイッチングノイズに伴うノイズが懸念されるが、制御IC78が実装される第2のリード115はグランドに接続されるため、制御IC78へのノイズの影響を抑制することができる。
また、第2の半導体チップ112には、第2のMISトランジスタQ2の他に、図13に表されるダイオードD1も形成されている。具体的なチップの構造は、図12を参照して前述した実施例5と同様である。第2のMISトランジスタQ2とダイオードD1とを、同一チップに形成することで、第2のMISトランジスタQ2とダイオードD1との配線間の寄生成分についても低減できる。
なお、昇圧型のDC−DCコンバータの場合には、ダイオードD1を、第1のMISトランジスタQ1と共に、第1の半導体チップ111に形成してもよい。
次に、本発明の実施例13について説明する。
本実施例に係る半導体装置も、例えば、図13に表されるDC−DCコンバータとして用いられる。
本実施例に係る半導体装置も、例えば、図13に表されるDC−DCコンバータとして用いられる。
図25は、本実施例に係る半導体装置140の要部断面構造を模式的に例示する断面図である。
図26は、同半導体装置140の内部構成を表す平面図である。
図26は、同半導体装置140の内部構成を表す平面図である。
第1の半導体チップ141は第1のMISトランジスタQ1を有する。第1の半導体チップ141は、その第1の面(図25において下面)を、第1のリードフレーム143のアイランド部143bの一方の面(図25において上面)に対向させて実装されている。第1のリードフレーム143は、例えば銅もしくは銅合金などの導電体からなる。
第1の半導体チップ141の第1の面には、第1のMISトランジスタQ1のソース電極が露出して形成され、このソース電極は、第1のリードフレーム143のアイランド部143bの一方の面に、例えばはんだを介して接合している。なお、はんだ以外の導電性接合材、もしくは超音波の印加による接合面どうしの振動摩擦を利用した超音波接合法により、第1のMISトランジスタQ1のソース電極と、第1のリードフレーム143とを接合してもよい。
第2の半導体チップ142は第2のMISトランジスタQ2を有する。第2の半導体チップ142は、その第1の面(図25において上面)を、第1のリードフレーム143のアイランド部143bの他方の面(図25において下面)に対向させて実装されている。
第2の半導体チップ142の第1の面には、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極が露出して形成され、このドレイン電極は、第1のリードフレーム143のアイランド部143bの他方の面に、例えばはんだを介して接合している。なお、はんだ以外の導電性接合材、もしくは超音波の印加による接合面どうしの振動摩擦を利用した超音波接合法により、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極と、第1のリードフレーム143とを接合してもよい。
上述のように、第1の半導体チップ141及び第2の半導体チップ142は、導電性を有する第1のリードフレーム143のアイランド部143bの表裏両面にそれぞれ実装され、第1のリードフレーム143を共通電位として、第1のMISトランジスタQ1のソース電極と、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極とが電気的に接続されている。
第1のリードフレーム143の電位は、図13に表される回路において、第1のMISトランジスタQ1のソース電極と、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極との接続ノードLxの電位に対応する。第1のリードフレーム143の端部143aは、半導体装置140の出力端子として機能し、プリント配線板などの外部回路に接続される。
第1の半導体チップ141の第2の面(図25において上面)には、第1のMISトランジスタQ1のドレイン電極が露出して形成されている。第1の半導体チップ141の第2の面に対向して第1のリード144が例えば超音波接合され、第1のMISトランジスタQ1のドレイン電極と第1のリード144とが電気的に接続されている。第1のリード144は、例えば、銅もしくは銅合金などの導電体からなる。なお、第1のMISトランジスタQ1のドレイン電極と第1のリード144との接合は、超音波接合に限らず、はんだ等の導電性接合材を介して行ってもよい。
第1のリード144の端部は、プリント配線板などを介して、図13に表される入力電圧供給源Vinに接続されている。
本実施例では、制御IC78の実装用に第2のリードフレーム147が設けられている。第2のリードフレーム147のアイランド部147bは、第1のリードフレーム143のアイランド部143bにおける第1の半導体チップ141が実装された面側に配置されている。第2のリードフレーム147のアイランド部147bは、第1のリードフレーム143のアイランド部143bから離間している。
第2のリードフレーム147のアイランド部147b上に、導電性ペーストや樹脂接着剤を用いた公知のダイボンディング法により、制御IC78が実装されている。制御IC78は、第1のMISトランジスタQ1及び第2のMISトランジスタQ2のスイッチング動作を制御する。
第2の半導体チップ142の第2の面(図25において下面)には、第2のMISトランジスタQ2のソース電極が露出して形成されている。第2の半導体チップ142の第2の面に対向して第2のリード145が例えば超音波接合され、第2のMISトランジスタQ2のソース電極と第2のリード145とが電気的に接続されている。第2のリード145は、例えば、銅もしくは銅合金などの導電体からなる。なお、第2のMISトランジスタQ2のソース電極と第2のリード145との接合は、超音波接合に限らず、はんだ等の導電性接合材を介して行ってもよい。第2のリード145は、プリント配線板などを介してグランドに接続される。
第2の半導体チップ142の第2の面には、第2のMISトランジスタQ2のゲート電極も露出して形成されている。第2の半導体チップ142の第2の面に対向して第3のリード146が例えば超音波接合され、第2のMISトランジスタQ2のゲート電極と第3のリード146とが電気的に接続されている。第3のリード146は、例えば、銅もしくは銅合金などの導電体からなる。なお、第2のMISトランジスタQ2のゲート電極と第3のリード146との接合は、超音波接合に限らず、はんだ等の導電性接合材を介して行ってもよい。
半導体装置140の裏面には第4のリード164(図26参照)が設けられ、この第4のリード164は、ボンディングワイヤ166により、制御IC78の上面(実装面の反対側の面)に形成されたパッドと接続されている。また、第1の半導体チップ141に形成された第1のMISトランジスタQ1のゲート電極は、第1の半導体チップ141の上面にパッドとして導出され、このパッドは、ボンディングワイヤ161により、制御IC78上面に形成されたパッドと接続されている。したがって、第1のMISトランジスタQ1のゲート電極は、ボンディングワイヤ161を介して制御IC78と接続され、さらに制御IC78及びボンディングワイヤ166を介して、第4のリード164と接続されている。
また、第3のリード146の内面(上面)には、ボンディングワイヤ162の一端がボンディングされ、このボンディングワイヤ162の他端は、制御IC78上面に形成されたパッドにボンディングされている。これにより、第2の半導体チップ142に形成された第2のMISトランジスタQ2のゲート電極は、制御IC78と接続されている。
また、半導体装置140の裏面には複数のリード165が設けられ、各リード165は、ボンディングワイヤ163により、制御IC78の上面に形成されたパッドと接続されている。
リードフレーム143のアイランド部143b、第1の半導体チップ141、第2の半導体チップ142、制御IC78及び各ボンディングワイヤは、例えばエポキシ樹脂などの樹脂封止体149により封止されている。
半導体装置140の裏面に設けられた、第2のリード145、第3のリード146、第4のリード164、リード165、第2のリードフレーム147の端部147aの各裏面(外面)は、樹脂封止体149から露出し、この露出面を介して、外部の回路と接続可能となっている。
同様に、第1のリード144の端部及び第1のリードフレーム143の端部143aの裏面も、樹脂封止体149から露出しており、この露出面を介して、外部の回路と接続可能となっている。
第1のリード144の上面は、樹脂封止体149に覆われずにから露出され、この露出面には、図25に表される放熱板160が、例えば、はんだや、熱伝導性に優れた接着剤等を介して接合される。放熱板160は、例えばアルミニウムなどの熱伝導性に優れた材料からなる。放熱板160の上面は、樹脂封止体149から露出している。なお、放熱板160の上面に、フィン付きヒートシンクを接合させてもよい。
以上説明したように、本実施例においても、第1のMISトランジスタQ1のソース電極と、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極とを、導電性の第1のリードフレーム143の表裏両面にそれぞれ接合させることで、第1のMISトランジスタQ1のソース電極と、第2のMISトランジスタQ2のドレイン電極とを電気的に接続している。これにより、ボンディングワイヤによる接続に比べて、第1のMISトランジスタQ1と第2のMISトランジスタQ2との間の配線長を短くでき、かつ低抵抗にでき、その配線における寄生インダクタンス及びこの寄生インダクタンスによるインピーダンスを低減することができる。これにより、DCーDCコンバータの変換効率を向上させることができ、また高周波動作時のEMIノイズを低減できる。本実施例によれば、主電流経路における全寄生インダクタンスを低減することができるが、特に、寄生インダクタンスLhsの低減により、DCーDCコンバータの変換効率を向上できる。
また、第1の半導体チップ141と第2の半導体チップ142に加えて、制御IC78も同じパッケージ内に収めてモジュール化しているため、高密度実装に有利となる。第2のリード145に、制御IC78実装のためのスペースを確保できない場合にも、本実施例の構造によれば、第1の半導体チップ141、第2の半導体チップ142及び制御IC78のマルチチップモジュール化を行える。
制御IC78へのノイズの影響を抑制する観点から、第2のリードフレーム147の端部147aは、グランドに接続されることが望ましい。
また、DC−DCコンバータにおいては、第1のMISトランジスタQ1及び第2のMISトランジスタQの高周波スイッチングノイズに伴うノイズが懸念されるが、制御IC78が実装される第2のリードフレーム147はグランドに接続されるため、制御IC78へのノイズの影響を抑制することができる。
また、第2の半導体チップ142には、第2のMISトランジスタQ2の他に、図13に表されるダイオードD1も形成されている。具体的なチップの構造は、図12を参照して前述した実施例5と同様である。第2のMISトランジスタQ2とダイオードD1とを、同一チップに形成することで、第2のMISトランジスタQ2とダイオードD1との配線間の寄生成分についても低減できる。
なお、昇圧型のDC−DCコンバータの場合には、ダイオードD1を、第1のMISトランジスタQ1と共に、第1の半導体チップ141に形成してもよい。
1,10…半導体基板、2,8…エピタキシャル層、3,18…n層、4,6…n+層、5,9,87…p層、7…p+層、11…配線層、12,19…ドレイン電極(D)、13,20…ゲート電極(G)、14…層間絶縁膜、15…コンタクト層、16…ソース電極(S)、17…ゲート絶縁膜、30,40,70…リードフレーム、30a,33,34,40a,43,44,50,53,54,58,70a,73,74…リード端子、31,41,51,71…第1の半導体チップ、32,42,52,72…第2の半導体チップ、35,45,55,75…ボンディングワイヤ、36,46,56,76…樹脂封止体、37…ダイオード(D1)、78…制御IC、81…n−ウエル(well)、82…バリアメタル、83…酸化シリコン膜、84…カソード、85…接続層、86…アノード電極(A)、90…半導体装置、91…第1の半導体チップ、92…第2の半導体チップ、93…リードフレーム、95〜98…リード、106…放熱板、110…半導体装置、111…第1の半導体チップ、112…第2の半導体チップ、113…リードフレーム、114〜118…リード、140…半導体装置、141…第1の半導体チップ、142…第2の半導体チップ、143…リードフレーム、144〜147…リード、160…放熱板、Q1…第1のMISトランジスタ、Q2…第2のMISトランジスタ
Claims (5)
- ソース電極が第1の面に形成された第1導電型の第1のMISトランジスタを備えた第1の半導体チップと、
ドレイン電極が第1の面に形成された第1導電型の第2のMISトランジスタを備えた第2の半導体チップと、を具備し、
前記第1の半導体チップの前記ソース電極と、前記第2の半導体チップの前記ドレイン電極とは、両者が対向するように接合されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1の半導体チップの前記ソース電極と、前記第2の半導体チップの前記ドレイン電極との接合面からは両者の外部接続端子であるリードが導出していることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第1及び第2の半導体チップのいずれかにはダイオードが形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装置。
- 前記第1及び第2の半導体チップは、樹脂封止体に封止されており、前記樹脂封止体には前記第1及び第2の半導体チップを制御するICチップが封止されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1及び第2の半導体チップは、樹脂封止体に封止されており、前記樹脂封止体の前記第1の半導体チップの第2の面が対向している面もしくは前記第2の半導体チップの第2の面が対向している面或いは両方の面には放熱板が設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の半導体装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005377247A JP2006216940A (ja) | 2005-01-07 | 2005-12-28 | 半導体装置 |
US11/325,546 US20060169976A1 (en) | 2005-01-07 | 2006-01-05 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005002037 | 2005-01-07 | ||
JP2005377247A JP2006216940A (ja) | 2005-01-07 | 2005-12-28 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006216940A true JP2006216940A (ja) | 2006-08-17 |
Family
ID=36755568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005377247A Pending JP2006216940A (ja) | 2005-01-07 | 2005-12-28 | 半導体装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20060169976A1 (ja) |
JP (1) | JP2006216940A (ja) |
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010258289A (ja) * | 2009-04-27 | 2010-11-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JP2013021318A (ja) * | 2011-07-11 | 2013-01-31 | Internatl Rectifier Corp | スタック型ハーフブリッジ電力モジュール |
JP2013062540A (ja) * | 2012-12-21 | 2013-04-04 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置 |
JP2013153027A (ja) * | 2012-01-24 | 2013-08-08 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及び電源装置 |
JP2013239500A (ja) * | 2012-05-11 | 2013-11-28 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 半導体装置、半導体装置モジュールおよび半導体装置の製造方法 |
JP2014140080A (ja) * | 2014-05-07 | 2014-07-31 | Rohm Co Ltd | 高効率モジュール |
JP2015167233A (ja) * | 2015-04-13 | 2015-09-24 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
JP2015228529A (ja) * | 2015-09-17 | 2015-12-17 | ローム株式会社 | 半導体装置、および、半導体装置の実装構造 |
US9269656B2 (en) | 2007-08-07 | 2016-02-23 | Rohm Co., Ltd. | High efficiency module |
JP5895933B2 (ja) * | 2011-05-16 | 2016-03-30 | トヨタ自動車株式会社 | パワーモジュール |
JP2016515306A (ja) * | 2013-03-14 | 2016-05-26 | ヴィシェイ−シリコニックス | スタックダイパッケージ |
JP2016165017A (ja) * | 2016-06-15 | 2016-09-08 | ローム株式会社 | 高効率モジュール |
US9589929B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-03-07 | Vishay-Siliconix | Method for fabricating stack die package |
US9595503B2 (en) | 2010-09-09 | 2017-03-14 | Vishay-Siliconix | Dual lead frame semiconductor package and method of manufacture |
US9966330B2 (en) | 2013-03-14 | 2018-05-08 | Vishay-Siliconix | Stack die package |
JP2019033226A (ja) * | 2017-08-09 | 2019-02-28 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
JPWO2022092291A1 (ja) * | 2020-10-30 | 2022-05-05 | ||
WO2022249578A1 (ja) * | 2021-05-24 | 2022-12-01 | アオイ電子株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080135991A1 (en) * | 2006-12-12 | 2008-06-12 | Gem Services, Inc. | Semiconductor device package featuring encapsulated leadframe with projecting bumps or balls |
JP5464825B2 (ja) * | 2008-07-23 | 2014-04-09 | ローム株式会社 | Ledモジュール |
US20110075392A1 (en) | 2009-09-29 | 2011-03-31 | Astec International Limited | Assemblies and Methods for Directly Connecting Integrated Circuits to Electrically Conductive Sheets |
US20110210708A1 (en) * | 2010-03-01 | 2011-09-01 | Texas Instruments Incorporated | High Frequency Power Supply Module Having High Efficiency and High Current |
JP2012069764A (ja) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | On Semiconductor Trading Ltd | 回路装置およびその製造方法 |
CN102468292B (zh) * | 2010-10-29 | 2015-02-25 | 万国半导体股份有限公司 | 一种用于直流-直流转换器的封装体结构 |
US8704269B2 (en) * | 2010-12-22 | 2014-04-22 | Infineon Technologies Ag | Die package |
US8680627B2 (en) * | 2011-01-14 | 2014-03-25 | International Rectifier Corporation | Stacked half-bridge package with a common conductive clip |
US8674497B2 (en) | 2011-01-14 | 2014-03-18 | International Business Machines Corporation | Stacked half-bridge package with a current carrying layer |
US8426952B2 (en) | 2011-01-14 | 2013-04-23 | International Rectifier Corporation | Stacked half-bridge package with a common conductive leadframe |
US8866302B2 (en) * | 2011-01-25 | 2014-10-21 | Infineon Technologies Ag | Device including two semiconductor chips and manufacturing thereof |
CN103035631B (zh) * | 2011-09-28 | 2015-07-29 | 万国半导体(开曼)股份有限公司 | 联合封装高端和低端芯片的半导体器件及其制造方法 |
US20130101871A1 (en) * | 2011-10-20 | 2013-04-25 | Bohyun Byun | Protective circuit module and battery pack having the same |
JP5787784B2 (ja) * | 2012-02-15 | 2015-09-30 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
US8860071B2 (en) * | 2012-06-21 | 2014-10-14 | Infineon Technologies Ag | Electro-thermal cooling devices and methods of fabrication thereof |
US9385070B2 (en) | 2013-06-28 | 2016-07-05 | Delta Electronics, Inc. | Semiconductor component having a lateral semiconductor device and a vertical semiconductor device |
EP3257336A4 (en) * | 2014-12-10 | 2018-10-10 | Texas Instruments Incorporated | Power field-effect transistor (fet), pre-driver, controller, and sense resistor integration |
CN106571383B (zh) * | 2015-10-08 | 2020-04-28 | 联华电子股份有限公司 | 半导体元件及其制作方法 |
CN108736743B (zh) * | 2018-07-09 | 2024-05-24 | 山东晶导微电子股份有限公司 | 一种带输出保护的直插式整流桥器件 |
DE102022205498A1 (de) * | 2022-05-31 | 2023-11-30 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Durchschlagfestigkeit und Hohlraumgröße in elektrischem Isolationsmaterial eines Leistungswandlers |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002217416A (ja) * | 2001-01-16 | 2002-08-02 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
JP3993461B2 (ja) * | 2002-05-15 | 2007-10-17 | 株式会社東芝 | 半導体モジュール |
US6700783B1 (en) * | 2003-01-15 | 2004-03-02 | Industrial Technology Research Institute | Three-dimensional stacked heat spreader assembly for electronic package and method for assembling |
-
2005
- 2005-12-28 JP JP2005377247A patent/JP2006216940A/ja active Pending
-
2006
- 2006-01-05 US US11/325,546 patent/US20060169976A1/en not_active Abandoned
Cited By (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9431329B2 (en) | 2007-08-07 | 2016-08-30 | Rohm Co., Ltd. | High efficiency module |
US9653389B2 (en) | 2007-08-07 | 2017-05-16 | Rohm Co., Ltd. | High efficiency module |
US9269656B2 (en) | 2007-08-07 | 2016-02-23 | Rohm Co., Ltd. | High efficiency module |
JP2010258289A (ja) * | 2009-04-27 | 2010-11-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
US10229893B2 (en) | 2010-09-09 | 2019-03-12 | Vishay-Siliconix | Dual lead frame semiconductor package and method of manufacture |
US9595503B2 (en) | 2010-09-09 | 2017-03-14 | Vishay-Siliconix | Dual lead frame semiconductor package and method of manufacture |
JP5895933B2 (ja) * | 2011-05-16 | 2016-03-30 | トヨタ自動車株式会社 | パワーモジュール |
JP2013021318A (ja) * | 2011-07-11 | 2013-01-31 | Internatl Rectifier Corp | スタック型ハーフブリッジ電力モジュール |
JP2013153027A (ja) * | 2012-01-24 | 2013-08-08 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及び電源装置 |
JP2013239500A (ja) * | 2012-05-11 | 2013-11-28 | Fujitsu Semiconductor Ltd | 半導体装置、半導体装置モジュールおよび半導体装置の製造方法 |
JP2013062540A (ja) * | 2012-12-21 | 2013-04-04 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置 |
US9966330B2 (en) | 2013-03-14 | 2018-05-08 | Vishay-Siliconix | Stack die package |
US10546840B2 (en) | 2013-03-14 | 2020-01-28 | Vishay SIliconix, LLC | Method for fabricating stack die package |
JP2016517171A (ja) * | 2013-03-14 | 2016-06-09 | ヴィシェイ−シリコニックス | スタックダイパッケージを製造する方法 |
US9589929B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-03-07 | Vishay-Siliconix | Method for fabricating stack die package |
JP2016515306A (ja) * | 2013-03-14 | 2016-05-26 | ヴィシェイ−シリコニックス | スタックダイパッケージ |
KR101742896B1 (ko) | 2013-03-14 | 2017-06-01 | 비쉐이-실리코닉스 | 스택 다이 패키지의 제조 방법 |
JP2014140080A (ja) * | 2014-05-07 | 2014-07-31 | Rohm Co Ltd | 高効率モジュール |
JP2015167233A (ja) * | 2015-04-13 | 2015-09-24 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
JP2015228529A (ja) * | 2015-09-17 | 2015-12-17 | ローム株式会社 | 半導体装置、および、半導体装置の実装構造 |
JP2016165017A (ja) * | 2016-06-15 | 2016-09-08 | ローム株式会社 | 高効率モジュール |
JP2019033226A (ja) * | 2017-08-09 | 2019-02-28 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
JPWO2022092291A1 (ja) * | 2020-10-30 | 2022-05-05 | ||
JP7261936B2 (ja) | 2020-10-30 | 2023-04-20 | 茂 佐藤 | 接合方法、接合半導体装置及び半導体部材 |
WO2022249578A1 (ja) * | 2021-05-24 | 2022-12-01 | アオイ電子株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2022180075A (ja) * | 2021-05-24 | 2022-12-06 | アオイ電子株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP7241805B2 (ja) | 2021-05-24 | 2023-03-17 | アオイ電子株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20060169976A1 (en) | 2006-08-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2006216940A (ja) | 半導体装置 | |
US6842346B2 (en) | Semiconductor device | |
JP3809168B2 (ja) | 半導体モジュール | |
JP4445351B2 (ja) | 半導体モジュール | |
US8044468B2 (en) | Semiconductor device | |
JP5291864B2 (ja) | Dc/dcコンバータ用半導体装置の製造方法およびdc/dcコンバータ用半導体装置 | |
CN101378053B (zh) | 高、低压侧n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管组合封装 | |
US8044520B2 (en) | Semiconductor device | |
US7295453B2 (en) | Semiconductor device | |
US20060044772A1 (en) | Semiconductor module | |
JP2006049341A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JP2020188085A (ja) | 半導体装置 | |
WO2020262212A1 (ja) | 半導体装置 | |
JP5412559B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 |