JP2023059342A - 半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高周波特性を改善した半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１は、絶縁部材１０と、絶縁部材１０表面上にマウントされた受光素子２０と、受光素子２０上にマウントされ、受光素子２０に光結合された発光素子３０と、絶縁部材１０表面上に、受光素子２０に並び、受光素子２０に電気的に接続されたスイッチング素子４０ａ、４０ｂと、絶縁部材１０裏面上に設けられ、発光素子３０に電気的に接続された第１金属端子５０ａ、５０ｂと、絶縁部材１０裏面上に設けられ、スイッチング素子１５ａ、１５ｂに電気的に接続された第２金属端子６０ａ、６０ｂと、絶縁部材１０表面上、受光素子の近傍に設けられた金属反射板１９と、受光素子２０上に、発光素子３０を覆う第１樹脂部材３３と、絶縁部材１０表面上に、受光素子２０、発光素子３０、第１樹脂部材３３、スイッチング素子４０ａ、４０ｂおよび金属反射板１９を覆う第２樹脂部材７０と、を備える。【選択図】図１

Description

実施形態は、半導体装置に関する。
高周波信号を伝送する半導体装置には、周波数特性を向上させることが求められる。例えば、光結合された発光素子および受光素子を含むフォトリレーでは、出力側端子間のインピーダンスを低減し、高周波通過特性を向上させることが望ましい。例えば、発光素子および受光素子をマウントする基板の裏面側に出力側端子を配置する場合、基板の厚さを薄くすることにより出力側端子間のインピーダンスを低減することができる。
特開２０２０―９６１０５号公報
実施形態は、高周波特性を改善した半導体装置を提供する。
実施形態に係る半導体装置は、絶縁部材と、前記絶縁部材の表面上にマウントされた受光素子と、前記受光素子上にマウントされ、前記受光素子に光結合された発光素子と、前記絶縁部材の前記表面上において、前記受光素子に並び、前記受光素子に電気的に接続されたスイッチング素子と、前記絶縁部材の前記表面とは反対側の裏面上に設けられ、前記発光素子に電気的に接続された第１金属端子と、前記絶縁部材の前記裏面上に設けられ、前記スイッチング素子に電気的に接続された第２金属端子と、前記絶縁部材の前記表面上において、前記受光素子の近傍に設けられた金属反射板と、前記受光素子上において、前記発光素子を覆う第１樹脂部材と、前記絶縁部材の前記表面上において、前記受光素子、前記発光素子、前記第１樹脂部材、前記スイッチング素子および前記金属反射板を覆う第２樹脂部材と、を備える。
実施形態に係る半導体装置を示す模式断面図である。 実施形態に係る半導体装置の構成を示す回路図である。 実施形態に係る半導体装置の部材を示す模式図である。 実施形態に係る半導体装置の製造過程を示す模式図である。 図４に続く製造過程を示す模式図である。 実施形態の変形例に係る半導体装置を示す模式図である。
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
さらに、各図中に示すＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を用いて各部分の配置および構成を説明する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、相互に直交し、それぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を表す。また、Ｚ方向を上方、その反対方向を下方として説明する場合がある。
図１および図２は、実施形態に係る半導体装置１を表す模式図である。
図１は、実施形態に係る半導体装置１を示す模式断面図である。図２は、実施形態に係る半導体装置１の構成を示す回路図である。
半導体装置１は、例えば、フォトリレーである。半導体装置１は、絶縁部材１０と、受光素子２０と、発光素子３０と、スイッチング素子４０ａと、スイッチング素子４０ｂと、を含む。
絶縁部材１０は、例えば、絶縁性の樹脂シートである。絶縁部材１０は、例えば、ポリイミドを含む。絶縁部材１０の裏面から表面に向かう方向（Ｚ方向）の厚さは、例えば、５０マイクロメートル（μｍ）である。
絶縁部材１０の表面上には、例えば、ボンディングパッド１３ａ、１３ｂ、マウントパッド１５ａ、１５ｂおよび１７が設けられる。ボンディングパッド１３ａ、１３ｂ、マウントパッド１５ａ、１５ｂおよび１７は、例えば、銅を含む金属層である。ボンディングパッド１３ａ、１３ｂ、マウントパッド１５ａ、１５ｂおよび１７のそれぞれのＺ方向の厚さは、例えば、３０μｍである。
ボンディングパッド１３ａおよびボンディングパッド１３ｂは、マウントパッド１７の近傍に設けられ、例えば、Ｙ方向に並ぶ。ボンディングパッド１３ａおよびマウントパッド１７は、例えば、Ｘ方向に並ぶ。ボンディングパッド１３ｂおよびマウントパッド１７は、例えば、Ｘ方向に並ぶ。
マウントパッド１７は、例えば、ボンディングパッド１３ａとマウントパッド１５ａとの間、および、ボンディングパッド１３ｂとマウントパッド１５ｂとの間に設けられる。
マウントパッド１５ａおよびマウントパッド１５ｂは、例えば、Ｙ方向に並ぶ。ボンディングパッド１３ａおよびマウントパッド１５ａは、例えば、Ｘ方向に並ぶ。ボンディングパッド１３ｂおよびマウントパッド１５ｂは、例えば、Ｘ方向に並ぶ。
絶縁部材１０の裏面上には、制御側端子５０ａおよび５０ｂ、出力側端子６０ａおよび６０ｂが設けられる（図３（ｄ）参照）。制御側端子５０ａ、５０ｂ、出力側端子６０ａおよび６０ｂは、例えば、銅を含む金属層である。制御側端子５０ａ、５０ｂ、出力側端子６０ａおよび６０ｂのそれぞれのＺ方向の厚さは、例えば、３０μｍである。
制御側端子５０ａは、絶縁部材１０を介して、ボンディングパッド１３ａに向き合うように設けられる（図３（ｂ）参照）。制御側端子５０ａは、絶縁部材１０に設けられたビアコンタクト５３を介して、ボンディングパッド１３ａに電気的に接続される。ビアコンタクト５３は、例えば、例えば、制御側端子５０ａと同じ材料を含む。ビアコンタクト５３は、例えば、銅を含む。以下に示す他のビアコンタクトも同様に設けられる。
制御側端子５０ｂは、絶縁部材１０を介して、ボンディングパッド１３ｂに向き合うように設けられる。制御側端子５０ｂも、図示しないビアコンタクトを介して、ボンディングパッド１３ｂに電気的に接続される。
出力側端子６０ａは、絶縁部材１０を介して、マウントパッド１５ａに向き合うように設けられる（図３（ｂ）参照）。出力側端子６０ａは、絶縁部材１０に設けられたビアコンタクト６３を介して、マウントパッド１５ａに電気的に接続される。出力側端子６０ａは、例えば、複数のビアコンタクト６３を介してマウントパッド１５ａに電気的に接続される。
出力側端子６０ｂは、絶縁部材１０を介して、マウントパッド１５ｂに向き合うように設けられる。出力側端子６０ｂも、図示しないビアコンタクトを介して、マウントパッド１５ｂに電気的に接続される。
受光素子２０は、接続部材２３を介してマウントパッド１７上にマウントされる。接続部材２３は、例えば、はんだ材もしくは導電性ペーストである。発光素子３０は、例えば、透光性を有する接続部材３５（図４（ａ）参照）を介して受光素子２０の上にマウントされる。発光素子３０は、受光素子２０に光結合される。受光素子２０は、例えば、シリコンフォトダイオードを含む。発光素子３０は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
スイッチング素子４０ａおよび４０ｂは、それぞれ、接続部材４３を介してマウントパッド１５ａおよび１５ｂの上にマウントされる。接続部材４３は、例えば、はんだ材もしくは導電性ペーストである。
スイッチング素子４０ａおよび４０ｂは、例えば、裏面側にドレイン、表面側にソースを有する縦型ＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子４０ａおよび４０ｂは、それぞれ、マウントパッド１５ａおよび１５ｂに裏面が向き合うようにマウントされる。スイッチング素子４０ａは、マウントパッド１５ａおよびビアコンタクト６３を介して、出力側端子６０ａに電気的に接続される。スイッチング素子４０ｂは、マウントパッド１５ｂおよびビアコンタクト（図示しない）を介して、出力側端子６０ｂに電気的に接続される。
図１に示すように、受光素子２０は、金属ワイヤＭＷ３～ＭＷ６を介して、スイッチング素子４０ａおよび４０ｂに電気的に接続される（図２参照）。スイッチング素子４０ａおよびスイッチング素子４０ｂは、金属ワイヤＭＷ７を介して電気的に接続される（図２参照）。
発光素子３０は、金属ワイヤＭＷ１およびＭＷ２を介して、ボンディングパッド１３ａおよび１３ｂにそれぞれ電気的に接続される。発光素子３０は、ボンディングパッド１３ａおよびビアコンタクト５３を介して、制御側端子５０ａに電気的に接続される。また、発光素子３０は、ボンディングパッド１３ｂおよびビアコンタクト（図示しない）を介して、制御側端子５０ｂに電気的に接続される。
発光素子３０は、樹脂部材３３により受光素子２０上に封じられる（図５（ａ）参照）。樹脂部材３３は、例えば、シリコーンである。さらに、絶縁部材１０の表面側には、樹脂部材７０が設けられる。樹脂部材７０は、例えば、エポキシ樹脂である。樹脂部材７０は、例えば、非透光性を有する。樹脂部材７０は、受光素子２０、発光素子３０、スイッチング素子４０ａ、４０ｂおよび各金属ワイヤを絶縁部材１０上に封じる。樹脂部材７０は、樹脂部材３３を覆うように設けられる。
このように、半導体装置１は、受光素子２０、発光素子３０、スイッチング素子４０ａおよび４０ｂを樹脂パッケージ内に封じ、制御側端子５０ａ、５０ｂ、出力側端子６０ａおよび６０ｂを樹脂パッケージの外面に備えた構造を有する。
半導体装置１は、絶縁部材１０の表面上に設けられた金属反射板１９をさらに備える。金属反射板１９は、受光素子２０に近い位置に設けられる。金属反射板１９は、例えば、マウントパッド１７の近傍に設けられる。また、金属反射板１９は、例えば、ボンディングパッド１３ａおよび１３ｂの間に設けられる。ボンディングパッド１３ａ、１３ｂおよび金属反射板１９は、相互に離間し、マウントパッド１７から離間するように設けられる。
マウントパッド１７から金属反射板１９に至る第１離間距離Ｄ１は、例えば、マウントパッド１７からボンディングパッド１３ａに至る第２離間距離Ｄ２よりも長く設けられる。また、第１離間距離Ｄ１は、例えば、マウントパッド１７からボンディングパッド１３ｂに至る第３離間距離Ｄ３よりも長く設けられる。すなわち、金属反射板１９は、絶縁部材１０の表面に平行な平面視において、金属ワイヤＭＷ１およびＭＷ２から離れるように設けられる。これにより、発光素子３０を樹脂部材３３により封じる工程（図４（ｃ）参照）において、金属ワイヤＭＷ１およびＭＷ２とレーザ光ＬＬとの干渉を防ぐことができる。
また、金属反射板１９は、絶縁部材１０の表面に平行な平面視において、絶縁部材１０の外縁から内側方向に離れるように設けられる。これにより、金属反射板１９の端面が樹脂部材７０の側面に露出することを回避できる。
半導体装置１では、樹脂部材７０は、各パッド間および絶縁部材１０の外縁において、絶縁部材１０に接するように設けられる。これにより、絶縁部材１０と樹脂部材７０との間の密着性が向上し、樹脂部材７０により封じられる受光素子２０、発光素子３０、スイッチング素子４０ａおよび４０ｂの信頼性を向上させることができる。また、制御側端子５０ａ、５０ｂ、出力側端子６０ａおよび６０ｂ以外の金属が樹脂パッケージの外面に露出されない構成とすることが可能であり、例えば、クリームはんだ等の接続部材を用いた実装において、毛細管現象による樹脂パッケージ内への接続部材の侵入やはんだ材の這い上がりなどを防ぐことができる。
図２に示すように、受光素子２０は、複数のフォトダイオード２５と、制御回路２７と、を含む。複数のフォトダイオード２５は、直列接続される。フォトダイオード２５は、発光素子３０の光を検出するように構成される。制御回路２７は、例えば、波形成形回路である。また、制御回路２７は、放電回路、保護回路などであっても良い。フォトダイオード２５の出力は、制御回路２７を介して出力される。
スイッチング素子４０ａのソースＳは、スイッチング素子４０ｂのソースＳに接続される。フォトダイオード２５のカソード側出力は、制御回路２７を介して、例えば、スイッチング素子４０ａおよび４０ｂのソースＳに接続される。また、フォトダイオード２５のアノード側出力は、制御回路２７を介して、例えば、スイッチング素子４０ａおよび４０ｂのゲートＧに接続される。出力側端子６０ａは、スイッチング素子４０ａのドレインＤに接続され、出力側端子６０ｂは、スイッチング素子４０ｂのドレインＤに接続される。
制御側端子５０ａおよび５０ｂには、例えば、出力側端子６０ａと出力側端子６０ｂとの間の電気的な導通をオンオフ制御する制御信号が入力される。発光素子３０は、制御信号に対応した光信号を放射し、受光素子２０は、発光素子３０から放射された光信号を検出し、光信号に対応した制御信号をスイッチング素子４０ａおよび４０ｂに出力する。
半導体装置１により、例えば、高周波信号の伝送路をオンオフ制御する場合、出力側端子６０ａと出力側端子６０ｂとの間の高周波信号の通過特性を向上させることが望まれる。半導体装置１では、絶縁部材１０のＺ方向の厚さを薄くすることにより、スイッチング素子４０ａと出力側端子６０ａとの間のインピーダンスを低減し、スイッチング素子４０ｂと出力側端子６０ｂとの間のインピーダンスを低減することができる。これにより、出力側端子６０ａと出力側端子６０ｂとの間の高周波信号の通過特性を向上させることが可能となる。
図３（ａ）～（ｄ）は、実施形態に係る半導体装置１のベース部材１００を示す模式図である。ベース部材１００は、絶縁部材１０、ボンディングパッド１３ａ、１３ｂ、マウントパッド１５ａ、１５ｂ、１７、金属反射板１９、制御側端子５０ａ、５０ｂおよび出力側端子６０ａ、６０ｂを含む。受光素子２０、発光素子３０およびスイッチング素子４０ａ、４０ｂは、ベース部材１００の表面側にマウントされる（図１参照）。
図３（ａ）は、絶縁部材１０の表面側を示す平面図である。ボンディングパッド１３ａ、１３ｂ、マウントパッド１５ａ、１５ｂ、１７および金属反射板１９は、例えば、絶縁部材１０の表面上に設けられた銅箔をパターニングすることにより形成される。ボンディングパッド１３ａ、１３ｂ、マウントパッド１５ａ、１５ｂ、１７および金属反射板１９は、例えば、複数のメッキ層を含む積層構造を有しても良い。また、金属反射板１９の最表面には、酸化防止のために、金（Ａｕ）層を設けることか好ましい。
ボンディングパッド１３ａおよび１３ｂは、Ｙ方向に並ぶ。マウントパッド１５ａおよび１５ｂは、Ｙ方向に並ぶ。マウントパッド１７は、ボンディングパッド１３ａとマウントパッド１５ａとの間、および、ボンディングパッド１３ｂとマウントパッド１５ｂとの間、に設けられる。なお、実施形態は、この配置に限定される訳ではない。
金属反射板１９は、ボンディングパッド１３ａおよび１３ｂの間に設けられる。金属反射板１９は、ボンディングパッド１３ａおよび１３ｂから離間して設けられる。金属反射板１９は、例えば、樹脂部材３３のポッティング時（図４（ｃ）参照）に用いられるレーザ光ＬＬのスポット径より大きい。金属反射板１９のサイズは、Ｘ方向およびＹ方向において、例えば、２００μｍである。
半導体装置１を小型化するために、ボンディングパッド１３ａ、１３ｂ、マウントパッド１５ａ、１５ｂおよび１７の相互の離間距離を可能な限り短くすることが好ましい。ボンディングパッド１３ａとマウントパッド１７との間の第２離間距離Ｄ２、および、ボンディングパッド１３ｂとマウントパッド１７との間の第３離間距離Ｄ３は、例えば、絶縁部材１０上の銅箔をパターニングする際の最小線幅である。第２離間距離Ｄ２および第３離間距離Ｄ３は、例えば、１００μｍである。
ボンディングパッド１３ａと金属反射板１９との間の第４離間距離Ｄ４は、少なくとも第２離間距離Ｄ２と同じである。また、ボンディングパッド１３ｂと金属反射板１９との間の第５離間距離Ｄ５は、少なくとも第３離間距離Ｄ３と同じである。金属ワイヤＭＷ１およびＭＷ２（図１参照）とレーザ光ＬＬとの干渉を回避するためには、第４離間距離Ｄ４は、第２離間距離Ｄ２よりも長く、第５離間距離Ｄ５は、第３離間距離Ｄ３よりも長いことが好ましい。
また、半導体装置１の小型化の観点から、金属反射板１９から絶縁部材１０の外縁に至るＸ方向の距離は、ボンディングパッド１３ａおよび１３ｂのそれぞれから絶縁部材１０の外縁に至るＸ方向の距離よりも長いか、同じであることが好ましい。
図３（ｂ）は、図３（ａ）中に示すＡ－Ａ線に沿った断面図である。絶縁部材１０は、例えば、Ｚ方向の厚さＴ１を有する。ボンディングパッド１３ａ、１３ｂ、マウントパッド１５ａ、１５ｂおよび１７は、それぞれ、Ｚ方向の厚さＴ２を有する。また、絶縁部材１０の裏面上に設けられる制御側端子５０ａ、５０ｂ、出力側端子６０ａ、６０ｂは、それぞれ、Ｚ方向の厚さＴ３を有する。例えば、製造過程の簡略化と製造品質の安定化の観点から、Ｔ２およびＴ３を略同一の厚さとし、Ｔ１よりも薄くすることが好ましい。
絶縁部材１０には、ビアコンタクト５３およびビアコンタクト６３が設けられる。ビアコンタクト５３および６３は、例えば、絶縁部材１０の裏面側から表面側に連通するビアホール内に設けられる。ビアコンタクト５３および６３は、例えば、メッキ法を用いて、銅などの金属をビアホール内に充填することにより形成される。
制御側端子５０ａは、ビアコンタクト５３によりボンディングパッド１３ａに電気的に接続される。出力側端子６０ａは、ビアコンタクト６３によりマウントパッド１５ａに電気的に接続される。制御側端子５０ｂおよび出力側端子６０ｂも同様に、ビアコンタクトを介して、ボンディングパッド１３ｂおよびマウントパッド１５ｂに電気的に接続される。
図３（ｃ）は、図３（ａ）中に示すＢ－Ｂ線に沿った断面図である。金属反射板１９は、マウントパッド１７と同じＺ方向の厚さＴ２を有する。また、金属反射板１９は、ボンディングパッド１３ａ、１３ｂ、マウントパッド１５ａ、１５ｂ、１７、制御側端子５０ａ、５０ｂ、出力側端子６０ａおよび６０ｂのいずれからも電気的に絶縁される。実施形態はこの例に限定される訳ではないが、高周波特性の改善の観点から、金属反射板１９は、浮遊電位であることが好ましい。
図３（ｄ）は、絶縁部材１０の裏面側に設けられる制御側端子５０ａ、５０ｂ、出力側端子６０ａおよび６０ｂを示す平面図である。制御側端子５０ａ、５０ｂ、出力側端子６０ａおよび６０ｂは、例えば、絶縁部材１０の裏面上に設けられた銅箔をパターニングすることにより形成される。制御側端子５０ｂおよび出力側端子６０ｂは、制御側端子５０ａおよび出力側端子６０ａと同じＺ方向の厚さＴ３を有する。制御側端子５０ａ、５０ｂ、出力側端子６０ａおよび６０ｂは、例えば、酸化防止のために、金（Ａｕ）層が表面に設けられる積層構造であっても良い。
制御側端子５０ａおよび５０ｂは、例えば、Ｙ方向に並ぶ。出力側端子６０ａおよび６０ｂは、例えば、Ｙ方向に並ぶ。制御側端子５０ａおよび出力側端子６０ａは、例えば、Ｘ方向に並ぶ。制御側端子５０ｂおよび出力側端子６０ｂは、例えば、Ｘ方向に並ぶ。
制御側端子５０ａは、絶縁部材１０を介して、ボンディングパッド１３ａに向き合うように設けられる。制御側端子５０ｂは、絶縁部材１０を介して、ボンディングパッド１３ｂに向き合うように設けられる。
出力側端子６０ａは、絶縁部材１０を介して、マウントパッド１５ａに向き合うように設けられる。出力側端子６０ｂは、絶縁部材１０を介して、マウントパッド１５ｂに向き合うように設けられる。
絶縁部材１０の厚さＴ１は、例えば、スイッチング素子４０ａと出力側端子６０ａとの間のインピーダンス、および、スイッチング素子４０ｂと出力側端子６０ｂとの間のインピーダンスが小さくなるように、薄くすることが好ましい。
ボンディングパッド１３ａおよび１３ｂは、例えば、金属ワイヤＭＷ１およびＭＷ２（図１参照）のボンディング強度を確保できる厚さに設けられる。したがって、絶縁部材１０の表面側に設けられるボンディングパッド１３ａおよび１３ｂのＺ方向の厚さＴ２は、ボンディング強度を確保できる所定の厚さよりも厚く設けられることが好ましい。
絶縁部材１０の裏面側に設けられる制御側端子５０ａ、５０ｂ、出力側端子６０ａおよび６０ｂのそれぞれ厚さＴ３は、例えば、絶縁部材１０に加わる応力をバランスさせるために、ボンディングパッド１３ａ、１３ｂ、マウントパッド１５ａ、１５ｂおよび１７の厚さＴ２と同じであることが好ましい。ここで「同じ」とは、厳密な一致を意味するだけでなく、略同一もしくは実質的に同一であることを含む。
絶縁部材１０の厚さＴ１は、ボンディングパッド１３ａ、１３ｂ、マウントパッド１５ａ、１５ｂおよび１７のそれぞれのの厚さＴ２と、制御側端子５０ａ、５０ｂ、出力側端子６０ａおよび６０ｂのそれぞれの厚さＴ３と、を合わせた厚さ（Ｔ２＋Ｔ３）よりも薄いことが好ましい。これにより、スイッチング素子４０ａと出力側端子６０ａとの間、および、スイッチング素子４０ｂと出力側端子６０ｂとの間のインピーダンスを低減できる。絶縁部材１０の厚さＴ１は、例えば、５０μｍである。厚さＴ２および厚さＴ３は、例えば、それぞれ、３０μｍである。
次に、図４（ａ）～図５（ｂ）を参照して、半導体装置１の製造方法を説明する。図４（ａ）～図５（ｂ）は、実施形態に係る半導体装置１の製造過程を示す模式図である。
図４（ａ）に示すように、絶縁部材１０上に設けられたマウントパッド１５ａおよびマウントパッド１７の上に、それぞれ、スイッチング素子４０ａおよび受光素子２０をマウントする。スイッチング素子４０ａおよび受光素子２０は、例えば、クリームはんだもしくは導電ペーストを介して、マウントパッド１５ａおよびマウントパッド１７の上に載置され、リフローもしくはキュアにより固定される。スイッチング素子４０ｂは、図示しない部分において、マウントパッド１５ｂの上にマウントされる。
さらに、受光素子２０の上に発光素子３０をマウントする。発光素子３０は、例えば、接続部材３５を介して受光素子２０に接合される。発光素子３０は、受光素子２０に向き合う裏面から受光素子２０に向けて光を放射する。接続部材３５は、例えば、発光素子３０の放射光を透過する透明樹脂層である。
図４（ｂ）に示すように、ボンディングパッド１３ａと発光素子３０との間を金属ワイヤＭＷ１により電気的に接続する（図２参照）。また、受光素子２０とスイッチング素子４０ａとの間を金属ワイヤＭＷ３およびＭＷ４により電気的に接続する（図２参照）。金属ワイヤＭＷ１、ＭＷ３およびＭＷ４は、例えば、超音波ボンディングにより各素子の電極上に接続される。
また、図示しない部分において、ボンディングパッド１３ｂと発光素子３０との間、受光素子２０とスイッチング素子４０ｂとの間、および、スイッチング素子４０ａとスイッチング素子４０ｂとの間も別の金属ワイヤを介して電気的に接続される（図１参照）。
図４（ｃ）に示すように、樹脂部材３３を受光素子２０上に供給し、発光素子３０を覆う。なお、図４（ｃ）では、ボンディングパッド１３ａ、金属ワイヤＭＷ１、ＭＷ３、ＭＷ４を省略している。樹脂部材３３は、例えば、シリコーン樹脂である。
樹脂部材３３は、所謂、ポッティング装置（図示しない）を用いて供給される。ポッテイング装置は、例えば、ノズル８０と、レーザセンサ９０と、を含む。ノズル８０は、樹脂部材３３を噴出する。レーザセンサ９０は、例えば、レーザ光ＬＬにより、絶縁部材１０の表面の高さ（Ｚ方向）の変位を検出する。
樹脂部材３３を用いて発光素子３０を受光素子２０上に封じるためには、ノズル８０から供給される樹脂部材３３の量を精密に制御することが望ましい。樹脂部材３３が適量よりも多く供給されると、受光素子２０の側面に沿って流れ出す。このため、樹脂部材７０による受光素子２０の封止が不完全となり、信頼性の低下を招く。また、樹脂部材３３が適量よりも少ないと、発光素子３０の封止が不完全となり、信頼性を低下させる。
樹脂部材３３の供給量は、発光素子３０とノズル８０の先端との距離に依存する。したがって、樹脂部材３３の供給量を適量にするためには、絶縁部材１０の表面からノズル８０までの距離を一定に保持することが重要である。この例では、金属反射板１９に照射されたレーザ光ＬＬの反射を検出し、絶縁部材１０の表面におけるＺ方向の変位をモニタする。さらに、絶縁部材１０の表面の変位をノズル８０の位置にフィードバックすることにより、絶縁部材１０の表面からノズル８０までの距離を一定に保持することができる。
図５（ａ）に示すように、発光素子３０は、受光素子２０上において、樹脂部材３３により封じられる。樹脂部材３３は、例えば、ゲル状であり、発光素子３０に加わる応力を緩和する。これにより、発光素子３０の信頼性を向上させる。
図５（ｂ）に示すように、樹脂部材７０を絶縁部材１０の表面側に成形する。樹脂部材７０は、例えば、エポキシ樹脂である。絶縁部材１０および樹脂部材７０は、例えば、樹脂パッケージとして、受光素子２０と、発光素子３０と、スイッチング素子４０ａと、スイッチング素子４０ｂと、を収容する。制御側端子５０ａ、５０ｂ、出力側端子６０ａおよび６０ｂは、例えば、樹脂パッケージの底面に露出される。
図４（ａ）～図５（ｂ）に示す製造過程では、シート状の広い面積を有する絶縁部材１０が用いられ、複数の半導体装置１を一括して形成する。また、半導体装置１では、出力側端子６０ａおよび６０ｂ間のインピーダンスを低減するために、絶縁部材１０のＺ方向の厚さを薄くしている。このため、絶縁部材１０は撓み易く、その表面の高さを均一に保持することは難しい。また、薄い絶縁部材１０に、レーザ光ＬＬを反射する部材を含有させることは難しい。このため、絶縁部材１０の表面に直接レーザ光ＬＬを照射しても反射量が小さく、絶縁部材１０の表面の変位を正確にモニタすることは難しい。
実施形態に係る半導体装置１では、絶縁部材１０の表面上に金属反射板１９を設けることにより、その表面変位を正確にモニタすることが可能となる。また、金属反射板１９をマウントパッド１７の近傍に設けることにより、ノズル８０の位置精度を大幅に向上させることができる。これにより、樹脂部材３３の供給量を適量に維持することが可能となり、半導体装置１の製造部歩留りを向上させることができる。
また、製造過程における熱の影響、例えば、金属ワイヤＭＷ１～ＭＷ７のボンディング過程における昇温により、絶縁部材１０が変形することもある。実施形態に係る半導体装置１では、金属反射板１９をボンディングパッド１３ａとボンディングパッド１３ｂとの間に設けることにより、マウントパッド１７の近傍における絶縁部材１０の局所的な変形を抑制することができる。これにより、金属反射板１９とマウントパッド１７との間の相対的なＺ方向の変位を抑制し、ノズル８０の位置精度をさらに向上させることが可能となる。
図６は、実施形態の変形例に係る半導体装置２を示す模式図である。図６は、絶縁部材１０の表面側の配置を表す平面図である。
この例では、金属反射板１９は、ボンディングパッド１３ｂにつながり、ボンディングパッド１３ａから離間するように設けられる。すなわち、ボンディングパッド１３ｂと金属反射板１９が一体化されている。このような構成は、例えば、ボンディングパッド１３ａとボンディングパッド１３ｂとの間のスペースが狭く、金属反射板１９をボンディングパッド１３ａおよび１３ｂから離間して配置できない場合に有効である。また、金属反射板１９がボンディングパッド１３ａにつながり、ボンディングパッド１３ｂから離間するように構成しても良い。
図６に示すように、金属ワイヤＭＷ２は、金属反射板１９とビアコンタクト５３との間にボンディングされる。金属ワイヤＭＷ２のボンディング位置からビアコンタクト５３までの離間距離Ｌｓが長くなると、その間の寄生インダクタンスが大きくなり信号伝送路の周波数特性が劣化する。
例えば、離間距離Ｌｓを長くし、金属ワイヤＭＷ２のボンディング位置と、ビアコンタクト５３と、の間にレーザ光ＬＬを照射することも可能である。しかしながら、離間距離Ｌｓを長くすると、制御側端子５０ｂと発光素子３０との間の信号伝送路の周波数特性が劣化し、制御側の信号周波数が制限される。したがって、金属ワイヤＭＷ２は、ビアコンタクト５３に近い位置にボンディングされることが好ましい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１、２…半導体装置、 １０…絶縁部材、 １３ａ、１３ｂ…ボンディングパッド、 １５ａ、１５ｂ、１７…マウントパッド、 １９…金属反射板、 ２０…受光素子、 ２３、３５、４３…接続部材、 ２５…フォトダイオード、 ２７…制御回路、 ３０…発光素子、 ３３、７０…樹脂部材、 ４０ａ、４０ｂ…スイッチング素子、 ５０ａ、５０ｂ…制御側端子、 ５３、６３…ビアコンタクト、 ６０ａ、６０ｂ…出力側端子、 ８０…ノズル、 ９０…レーザセンサ、 １００…ベース部材、 ＬＬ…レーザ光、 ＭＷ１、ＭＷ２、ＭＷ３、ＭＷ４、ＭＷ５、ＭＷ６、ＭＷ７…金属ワイヤ

Claims (7)

  1. 絶縁部材と、
    前記絶縁部材の表面上にマウントされた受光素子と、
    前記受光素子上にマウントされ、前記受光素子に光結合された発光素子と、
    前記絶縁部材の前記表面上において、前記受光素子に並び、前記受光素子に電気的に接続されたスイッチング素子と、
    前記絶縁部材の前記表面とは反対側の裏面上に設けられ、前記発光素子に電気的に接続された第１金属端子と、
    前記絶縁部材の前記裏面上に設けられ、前記スイッチング素子に電気的に接続された第２金属端子と、
    前記絶縁部材の前記表面上において、前記受光素子の近傍に設けられた金属反射板と、
    前記受光素子上において、前記発光素子を覆う第１樹脂部材と、
    前記絶縁部材の前記表面上において、前記受光素子、前記発光素子、前記第１樹脂部材、前記スイッチング素子および前記金属反射板を覆う第２樹脂部材と、
    を備えた半導体装置。
  2. 前記絶縁部材の表面上に設けられた第１マウントパッドと、
    前記絶縁部材の前記表面上において、前記第１マウントパッドに並び、前記第１マウントパッドから離間した第２マウントパッドと、
    前記絶縁部材の前記表面上において、前記第１マウントパッドの近傍に設けられ、前記第１マウントパッドから離間した第１ボンディングパッドと、
    前記絶縁部材の前記表面上において、前記第１マウントパッドの近傍に設けられ、前記第１ボンディングパッドに並び、前記第１マウントパッドおよび前記第１ボンディングパッドから離間した第２ボンディングパッドと、
    前記第１ボンディングパッドと前記発光素子とを電気的に接続する第１金属ワイヤと、
    前記第２ボンディングパッドと前記発光素子とを電気的に接続する第２金属ワイヤと、
    前記絶縁部材の前記裏面上において、前記第１金属端子に並び、前記第１金属端子から離間し、前記発光素子に電気的に接続された別の第１金属端子と、
    をさらに備え、
    前記受光素子は、前記第１マウントパッド上にマウントされ、
    前記スイッチング素子は、前記第２マウントパッド上にマウントされ、
    前記第１金属端子は、前記第１ボンディングパッドに電気的に接続され、
    前記別の第１金属端子は、前記第２ボンディングパッドに電気的に接続され、
    前記第２金属端子は、前記第２マウントパッドを介して、前記スイッチング素子に電気的に接続され、
    前記金属反射板は、前記第１ボンディングパッドと前記第２ボンディングパッドとの間に設けられる請求項１記載の半導体装置。
  3. 前記第１マウントパッドは、前記第２マウントパッドと、前記第１および前記第２ボンディングパッドと、の間に設けられる請求項２記載の半導体装置。
  4. 前記第１マウントパッドから前記金属反射板までの第１離間距離は、前記第１マウントパッドから前記第１ボンディングパッドまでの第２離間距離よりも長く、前記第１マウントパッドから前記第２ボンディングパッドまでの第３離間距離よりも長い請求項２または３に記載の半導体装置。
  5. 前記金属反射板は、前記第１ボンディングパッドおよび前記第２ボンディングパッドと同じ材料を含む請求項１乃至４のいずれか１つに記載の半導体装置。
  6. 前記金属反射板は、前記第１ボンディングパッド、前記第２ボンディングパッド、前記第１マウントパッドから離間して設けられる請求項１乃至５のいずれか１つに記載の半導体装置。
  7. 前記金属反射板は、前記第１ボンディングパッドから離間し、前記第２ボンディングパッドにつながるように設けられる請求項１乃至５のいずれか１つに記載の半導体装置。
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