WO2015079834A1

WO2015079834A1 - 半導体装置

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Publication number: WO2015079834A1
Application number: PCT/JP2014/078097
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Inventors: 中西　宏之; 知稔佐藤
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Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2015-06-04
Anticipated expiration: 2016-05-29

Abstract

　接合信頼性を向上させ、歩留まりの良化を可能とする。ＭＯＳＦＥＴ（２０）とＧａＮ系パワーデバイス（３０）との間の銀メッキ部（２）に設けられており、ハンダ（２２）および銀ペースト（３２）の拡がりを妨げる両端が隆起した窪み（４）を備えている。

Description

半導体装置

　本発明は、複数個の半導体デバイスをベースの同一平面上に安定して固定できる構造を有する半導体装置に関する。

　複数個の半導体デバイスを内蔵した半導体装置、いわゆる半導体パッケージが各種考案されている。

　また近年、バンドギャップが大きく、かつヘテロ接合による高い電子濃度を実現し得るＧａＮ（窒化ガリウム）系パワーデバイスが注目されている。

　このようなＧａＮ系パワーデバイスの構造に関し、ＧａＮ－ＨＥＭＴとＭＯＳＦＥＴとが同一のダイステージにカスコード接続されている半導体装置が、特許文献１に開示されている。なお、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）は高電子移動度トランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）は金属酸化膜半導体電界効果トランジスタである。

日本国公開特許公報「特開２０１３－１５３０２７号公報（２０１３年８月８日公開）」

　本願発明者は、安価なシリコン基板を用いた、ＧａＮ系パワーデバイスとＭＯＳＦＥＴとが、同一ダイステージ（以下、「ダイパッド」と称する）にカスコード接続されている半導体装置の開発に携わっている。

　まず、図１２に外観を示した半導体装置１００は、ＴＯ－２２０と呼ばれるものである。半導体装置１００は、半導体デバイスのパッケージに用いられているものであり、特にパワーデバイスに用いられている。

　概して、半導体装置１００の外観は、半導体装置１００と半導体装置１００の外部の部品とを接続するためのアウターリード部７０、放熱用にネジ止めするための丸孔が設けられたフィン部８０、および半導体デバイスを保護する封止部９０を有している。

　図１１には、半導体装置１００に用いられるリードフレーム１１０を示している。一般的に、リードフレーム１１０は、Ｃｕ（銅）系合金またはＦｅ（鉄）系合金等の金属を、型を用いて打ち抜くかまたは化学的にエッチングを行うことによって所望のパターンに形成し、半導体デバイスを多連状態で加工していく連続パターンとなっている。なお、場合によっては、該所望のパターンを形成するために、該金属の曲げ加工が行われる。

　図１１に示す銀メッキ部２は、図１３に示す銀メッキ領域５０を上記所望のパターンに応じて形成することによって得られ、後述する、ワイヤの金属接合および半導体デバイスのハンダ接合に用いられる。

　ところで、シリコン基板上にＧａＮ系半導体膜をエピタキシャル成長させたウエハをパワーデバイスに適用する場合、シリコン基板を薄くし、かつ半導体デバイスを固定するダイアタッチ材に熱伝導性の高いハンダを用いる必要がある。すなわち、該パワーデバイスに大電流および高電圧が印加されるため、該パワーデバイスの放熱性を向上させる必要がある。ＭＯＳＦＥＴにおいても同様である。

　一方、ＧａＮ系パワーデバイスおよびＭＯＳＦＥＴをハンダによってダイパッドに接合するためには、それらの裏面をメタライズすることによって、ハンダが濡れやすくしておく必要がある。

　本願発明者は、このメタライズを極力廃止して半導体装置の製造プロセスを簡略化することによって、半導体装置の低コスト化を実現することができるか否かを検討した。その結果、次のことが判明した。

　一般的に、ＧａＮ系パワーデバイスのベースシリコン部をゲート電極とする場合、このＧａＮ系パワーデバイスの裏面側と該裏面側に対向するダイパッドとの間には、ほとんど電流が流れない。このため、これらの接合に低抵抗のダイアタッチ材を用いずとも、ダイアタッチ材でのエネルギー損失はほとんどない。従って、ハンダのような低抵抗のダイアタッチ材を必要とせず、ペースト状の接着剤、例えば半導体デバイスのダイボンドによく使用される銀ペーストを最適化したものであっても十分であると言える。

　一方、ＭＯＳＦＥＴの裏面側と該裏面側に対向するダイパッドとの間には、大きな電流が流れる。このため、ダイアタッチ材として低抵抗の材料を用いて、エネルギー損失を抑える必要があるため、ダイアタッチ材にハンダを使用せざるを得なかった。

　そこで、ＭＯＳＦＥＴはハンダで、ＧａＮ系パワーデバイスは銀ペーストで、それぞれダイボンドを行う構造を考えたが、ここでまた新たな課題が生じた。この課題について説明する。

　図９は、銀メッキが施されたリードフレーム１１０の拡大図（上面および側面）である。銀メッキが施されたリードフレーム１１０は、銀メッキ部２を有するダイパッド部１０と、銀メッキ部２を有するインナーリード部１２とを備えている。

　図１０は、図９に示す銀メッキが施されたリードフレーム１１０に、ＭＯＳＦＥＴ２０およびＧａＮ系パワーデバイス３０を搭載した例を示している。ＭＯＳＦＥＴ２０がハンダ２２によってダイパッド部１０上の銀メッキ部２に固定されており、その隣に、ＧａＮ系パワーデバイス３０が銀ペースト３２によって固定されている。ＭＯＳＦＥＴ２０とＧａＮ系パワーデバイス３０とは、カスコード接続されている。

　ハンダ２２は、Ｐｂ（鉛）－Ｓｎ（錫）－Ａｇ（銀）系の高融点ハンダであり、銀ペースト３２は、銀のフィラーを含有した導電性を有するエポキシ系樹脂である。ＭＯＳＦＥＴ２０およびＧａＮ系パワーデバイス３０は、ダイボンダによって、ダイパッド部１０上の銀メッキ部２に接合される。

　ここで、ハンダ２２は高融点であり、ハンダ２２の使用時にはダイパッド部１０を３５０℃程度にまで加熱する必要がある。そして、ハンダ２２より銀ペースト３２を先に使用すると、該加熱によって、銀ペースト３２のエポキシ部が高温により分解してしまう。このため、ハンダ２２を銀ペースト３２より先に使用する必要がある。

　また、回路構成に従って、ＭＯＳＦＥＴ２０、ＧａＮ系パワーデバイス３０、およびインナーリード部１２は、アルミ配線４０または金配線４２等によってワイヤボンディング接続されている。特に、一例として、大きな電流が流れる部分には３００μｍ径のアルミ配線４０が使用され、信号伝達のみで小さな電流しか流れない部分には３０μｍ径の金配線４２が使用される。

　ここで、ＭＯＳＦＥＴ２０においてダイボンドに用いるハンダ２２にある一定の拡がりを持たせないと、ＭＯＳＦＥＴ２０の下部にハンダ２２が未充填である部分が生じ、接合不良、熱抵抗の増大が生じる恐れがある。また、ハンダ２２が未充填である部分が生じると、将来的に、吸湿に起因して、未充填の部分を起点に腐食が進む恐れがある。

　一方、ハンダ２２に拡がりを持たせると、図１０に示すとおり、ハンダ２２の上に銀ペースト３２が乗り上げた領域が形成され、これに起因して、ＧａＮ系パワーデバイス３０がダイパッド部１０に対して傾斜して搭載される恐れがある。

　ハンダ２２と、ハンダ２２の上に乗り上げた銀ペースト３２との界面は、密着度が著しく低い。このため、半導体装置の温度変化に起因して各材料の熱膨張係数の差から生じる、半導体装置全体の歪みにより生じる応力によってハンダ２２から銀ペースト３２が剥離しやすい。

　また、ＧａＮ系パワーデバイス３０がダイパッド部１０に対して傾斜していると、アルミ配線４０による接続が、緩慢になったり不十分になったりする恐れがある。

　ＭＯＳＦＥＴ２０とＧａＮ系パワーデバイス３０とを十分に離せば、上記の諸問題は解消する。しかしながら、ダイパッド部１０の面積に限りがある。ＭＯＳＦＥＴ２０とＧａＮ系パワーデバイス３０との間隔が０．５ｍｍ以下であれば上記の諸問題の解消は難しい。

　以上の検討結果から、限られたダイパッド部１０の領域に、ＧａＮ系パワーデバイス３０およびＭＯＳＦＥＴ２０を並べて配置する場合、ＧａＮ系パワーデバイス３０とＭＯＳＦＥＴ２０とが近接し、半導体装置の接合信頼性が低下し、歩留まりの悪化が問題になることが分かった。

　本発明は、上記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、接合信頼性を向上させ、歩留まりの良化を可能とする半導体装置を提供することにある。

　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置は、金属メッキ部が形成されたダイパッド部と、上記金属メッキ部に固定されている第１の半導体デバイスおよび第２の半導体デバイスと、上記第１の半導体デバイスを固定する第１のダイアタッチ材と、上記第２の半導体デバイスを固定する第２のダイアタッチ材と、上記第１の半導体デバイスと上記第２の半導体デバイスとの間の上記金属メッキ部に設けられており、上記第１のダイアタッチ材および上記第２のダイアタッチ材の拡がりを妨げる妨害部材とを備えており、上記妨害部材は、両端が隆起した窪み、打痕、突起、および撥液被膜のいずれかであることを特徴としている。

　本発明の一態様によれば、接合信頼性を向上させ、歩留まりの良化が可能となる。

本発明の一実施の形態に係る半導体装置に用いられる、金属メッキが施されたリードフレームの構成を示す上面図および側面図である。図１に示す、金属メッキが施されたリードフレームに、２個の半導体デバイスを搭載した例を示す上面図および側面図である。本発明の一実施の形態の変形例に係る半導体装置に用いられる、金属メッキが施されたリードフレームの構成を示す上面図および側面図である。図３に示す、金属メッキが施されたリードフレームに、２個の半導体デバイスを搭載した例を示す上面図および側面図である。本発明の別の実施の形態に係る半導体装置に用いられる、金属メッキが施されたリードフレームの構成を示す上面図および側面図である。図５に示す、金属メッキが施されたリードフレームに、２個の半導体デバイスを搭載した例を示す上面図および側面図である。本発明のさらに別の実施の形態に係る半導体装置に用いられる、金属メッキが施されたリードフレームの構成を示す上面図および側面図である。図７に示す、金属メッキが施されたリードフレームに、２個の半導体デバイスを搭載した例を示す上面図および側面図である。従来技術に係る半導体装置に用いられる、金属メッキが施されたリードフレームの構成を示す上面図および側面図である。図９に示す、金属メッキが施されたリードフレームに、２個の半導体デバイスを搭載した例を示す上面図および側面図である。半導体装置に用いられるリードフレームの全体を示す平面図である。半導体装置全体の外観を示す平面図および側面図である。リードフレームにおける、銀メッキ部形成前の銀メッキ領域を示す上面図である。

　以下、本発明を実施するための形態について、各実施の形態に基づいて詳細に説明する。なお、説明の便宜上、上述した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

　〔実施の形態１〕
　図１は、本実施の形態に係る半導体装置に用いられる、金属メッキが施されたリードフレームの構成を示す上面図および側面図である。

　図２は、図１に示す、金属メッキが施されたリードフレームに、２個の半導体デバイスを搭載した例を示す上面図および側面図である。

　図１に示すとおり、リードフレーム１は、ダイパッド部１０と、インナーリード部１２とを備えている。ダイパッド部１０の厚みは、およそ１．２７ｍｍである。

　また、ダイパッド部１０およびインナーリード部１２には、銀メッキが施されている。この銀メッキが施されている部分が、銀メッキ部（金属メッキ部）２である。つまり、ダイパッド部１０およびインナーリード部１２には、銀メッキ部２が形成されている。銀メッキ部２の厚みは、およそ５μｍである。

　さらに、ダイパッド部１０上に位置する銀メッキ部２には、両端が隆起した窪み（妨害部材）４が設けられている。この両端が隆起した窪み（以下、単に“窪み”と称する）４は、例えば、いわゆるレーザーマーカと呼ばれる装置によって（銀メッキ部２にレーザーを照射して）設けることができる。レーザーマーカとは、パルス発振によるＹｂＡＧレーザーを、ガルバノメーターを用いて位置を変えながら照射する装置である。次に示される寸法値は、上記レーザーマーカを使用した場合の一例である。

　窪み４は、銀メッキ部２の表面に沿って、アウターリード部７０の延伸方向に対して略垂直な方向に延伸しており、銀メッキ部２を横断するように（すなわち、銀メッキ部２の一端から他端まで亘って）設けられている。また、窪み４は、ダイパッド部１０上に位置する銀メッキ部２の表面に対して垂直な方向に銀メッキ部２を貫通し、銀メッキ部２の下のダイパッド部１０にまで延伸している。窪み４の幅（両端の隆起部分を含む）はおよそ０．１ｍｍであり、窪み４の深さはおよそ０．１ｍｍである。また、窪み４の隆起部分の高さは、銀メッキ部２からおよそ０．０２５ｍｍである。

　窪み４は、ハンダ（第１のダイアタッチ材）２２の拡がりを妨げ、ハンダ２２が窪み４（隆起部分ならびに陥没部分）を横断することを阻止する機能を有している。さらに、銀メッキ部２に対して窪み４を設けることによって、窪み４においては銀メッキ部２の表面における銀メッキの密度が低下する。これにより、ハンダ２２の濡れ性が低減されるので、ハンダ２２の拡がりを妨げる効果がより大きくなる。

　なお、窪み４は、銀メッキ部２に対して金型（図示しない）によるエンボス加工を施すことによって設けてもよい。これによっても、窪み４においては銀メッキ部２の表面における銀メッキの密度が低下する。

　また、図２に示すとおり、ＭＯＳＦＥＴ（第１の半導体デバイス）２０およびＧａＮ系パワーデバイス（第２の半導体デバイス）３０は、銀メッキ部２に固定されている。具体的に、ＭＯＳＦＥＴ２０はハンダ２２によって銀メッキ部２に固定されており、その隣に、ＧａＮ系パワーデバイス３０が銀ペースト（第２のダイアタッチ材）３２によって固定されている。ハンダ２２の熱伝導率はおよそ４０Ｗ／ｍ・Ｋであり、銀ペースト３２の熱伝導率はおよそ１０Ｗ／ｍ・Ｋである。ＭＯＳＦＥＴ２０とＧａＮ系パワーデバイス３０とは、カスコード接続されている。

　また、図２に示すとおり、ハンダ２２は、Ｐｂ－Ｓｎ－Ａｇ系の高融点ハンダであり、銀ペースト３２は、銀のフィラーを含有した導電性を有するエポキシ系樹脂である。ＭＯＳＦＥＴ２０およびＧａＮ系パワーデバイス３０は、ダイボンダによって、ダイパッド部１０上の銀メッキ部２に接合される。

　また、図２に示すとおり、回路構成に従って、ＭＯＳＦＥＴ２０、ＧａＮ系パワーデバイス３０、およびインナーリード部１２は、アルミ配線４０または金配線４２等によってワイヤボンディング接続されている。特に、一例として、大きな電流が流れる部分には３００μｍ径のアルミ配線４０が使用され、信号伝達のみで小さな電流しか流れない部分には３０μｍ径の金配線４２が使用される。

　図２に示す以上の構成は、図１０に示す構成と同様である。

　一方、本実施の形態では、ＭＯＳＦＥＴ２０とＧａＮ系パワーデバイス３０との間の少なくとも銀メッキ部２に、ハンダ２２および銀ペースト３２の拡がりを妨げるための窪み４が設けられている。

　本実施の形態では、図２に示すとおり、ハンダ２２はある一定の拡がりを持っているが、窪み４によって拡がりが妨げられる。そして、ハンダ２２および銀ペースト３２は、ハンダ２２の上に銀ペースト３２が乗り上げないように、窪み４にてそれらの拡がりが止まっている。

　つまり、ハンダ２２の上に銀ペースト３２が乗り上げた領域が形成されず、この結果、ＧａＮ系パワーデバイス３０がダイパッド部１０に対して傾斜して搭載されることが抑制されている。

　硬化したハンダ２２の上に硬化した銀ペースト３２が位置すると、それらの界面において密着度が著しく低くなる。そして、半導体装置の温度変化に起因して各材料の熱膨張係数の差から生じる、半導体装置全体の歪みにより生じる応力によってハンダ２２から銀ペースト３２が剥離しやすい。図２に示す構成によれば、この剥離を防ぐことができる。

　また、ＧａＮ系パワーデバイス３０がダイパッド部１０に対して傾斜して搭載されると、アルミ配線４０による接続が、緩慢になったり不十分になったりする恐れがある。図２に示す構成によれば、この接続が、緩慢になったり不十分になったりすることを防ぐことができる。

　以上の効果から、図２に示す構成によれば、ＧａＮ系パワーデバイス３０とＭＯＳＦＥＴ２０との間隔を０．５ｍｍ以下に狭めても、半導体装置の接合信頼性の低下を抑制し、歩留まりの悪化が抑制できることが分かった。

　言うまでもないが、図２に示す部材番号８０の部材は、放熱用にネジ止めするための丸孔が設けられたフィン部（フィン部８０）である。

　〔実施の形態１の変形例〕
　図３は、図１に示す形態の変形例に係る半導体装置に用いられる、金属メッキが施されたリードフレームの構成を示す上面図および側面図である。

　図４は、図３に示す、金属メッキが施されたリードフレームに、２個の半導体デバイスを搭載した例を示す上面図および側面図である。

　図３に示す窪み４´は、銀メッキ部２における、ハンダ２２が設けられるべき領域を囲むように矩形に設けられている。銀メッキ部２に搭載されたＭＯＳＦＥＴ２０を上面視したとき、図３に示す窪み４´は、ＭＯＳＦＥＴ２０のサイズより一回り大きいサイズ、換言すれば、ＭＯＳＦＥＴ２０の各辺からおよそ０．３ｍｍ離れた位置に設けられる。

　図１に示す窪み４は、直線状に１本設けられているものであった。一方、窪み４´は、ＭＯＳＦＥＴ２０の搭載領域を囲むように設けられている。これにより、ダイボンドにおけるＭＯＳＦＥＴ２０およびＧａＮ系パワーデバイス３０の位置ずれを小さくすることができる。さらにこれにより、銀メッキ部２上にＭＯＳＦＥＴ２０に近接させて、ＧａＮ系パワーデバイス３０以外の部品（例えば、第３の半導体デバイス）を固定する際に、ハンダ２２の上に該部品を固定するダイアタッチ材が乗り上げることを防ぐことができる。

　その他の構成および効果に関しては、図３および図４に示す形態と、図１および図２に示す形態とで同じである。図１に示す形態に係る窪み４の機能を、図３に示す形態では窪み４´が担うことになる。

　本実施の形態では、ＭＯＳＦＥＴ２０とＧａＮ系パワーデバイス３０との間の少なくとも銀メッキ部２に、ハンダ２２および銀ペースト３２の拡がりを妨げるための窪み４´が設けられている。

　〔実施の形態２〕
　図５は、本実施の形態に係る半導体装置に用いられる、金属メッキが施されたリードフレームの構成を示す上面図および側面図である。

　図６は、図５に示す、金属メッキが施されたリードフレームに、２個の半導体デバイスを搭載した例を示す上面図および側面図である。

　図５および図６に示す形態は、図１および図２に示す形態と、下記の点が異なっている。

　すなわち、図５に示すとおり、ダイパッド部１０上に位置する銀メッキ部２には、窪み４が設けられておらず、かわりに突出部（妨害部材）６が設けられている。

　突出部６は、銀メッキ部２の表面に沿って、アウターリード部７０の延伸方向に対して略垂直な方向に延伸しており、銀メッキ部２を横断しないように（すなわち、銀メッキ部２の一端および他端より内側のみに）設けられている。また、突出部６は、ダイパッド部１０上に位置する銀メッキ部２の表面に対して垂直な方向に突出している。突出部６の幅（実行幅）はおよそ０．３ｍｍであり、突出部６の高さはおよそ０．０８ｍｍである。突出部６は、ディスペンサにより銀メッキ部２の上からワニス状のポリイミドを線状に塗布し、これを熱処理により硬化させることによって設けることができる。

　突出部６がポリイミド等の高分子材であれば、ハンダ２２が濡れることがなく、ハンダ２２が突出部６を乗り越えることが困難となる。つまり、突出部６は、ハンダ２２の拡がりを妨げる機能を有していると言える。銀ペースト３２に関しては、流動性のある状態で銀メッキ部２に塗布され、上から押さえて拡がらせるので、突出部６が障害となって、銀ペースト３２が突出部６を乗り越えにくい（移動しやすい他の方向へ流れる）。結果、ハンダ２２および銀ペースト３２は、ハンダ２２の上に銀ペースト３２が乗り上げないように、突出部６にてそれらの拡がりが止まっている。

　なお、突出部６は、撥液被膜であってもよいし、撥液被膜以外の突起であってもよい。

　また、ポリイミド等の高分子材を銀メッキ部２に塗布するかわりに、印刷法により同高分子材を銀メッキ部２に印刷して突出部６を設けてもよい。

　その他の構成および効果に関しては、図５および図６に示す形態と、図１および図２に示す形態とで同じである。図１に示す形態に係る窪み４の機能を、図５に示す形態では突出部６が担うことになる。

　また、突出部６は、窪み４´と同様に、銀メッキ部２における、ハンダ２２が設けられるべき領域を囲むように矩形に（ＭＯＳＦＥＴ２０の搭載領域を囲むように）設けられていてもよい。この場合、図３に示す形態に係る窪み４´の機能を、図５に示す形態では突出部６が担うことになる。

　本実施の形態では、ＭＯＳＦＥＴ２０とＧａＮ系パワーデバイス３０との間の少なくとも銀メッキ部２に、ハンダ２２および銀ペースト３２の拡がりを妨げるための突出部６が設けられている。

　〔実施の形態３〕
　図７は、本実施の形態に係る半導体装置に用いられる、金属メッキが施されたリードフレームの構成を示す上面図および側面図である。

　図８は、図７に示す、金属メッキが施されたリードフレームに、２個の半導体デバイスを搭載した例を示す上面図および側面図である。

　図７および図８に示す形態は、図１および図２に示す形態と、下記の点が異なっている。

　すなわち、図７に示すとおり、ダイパッド部１０上に位置する銀メッキ部２には、窪み４が設けられておらず、かわりに打痕（妨害部材）８が設けられている。

　打痕８は、複数個設けられている。複数個の打痕８は、銀メッキ部２の表面に沿って、アウターリード部７０の延伸方向に対して略垂直な方向に沿って一列に設けられている。また、打痕８は、ダイパッド部１０上に位置する銀メッキ部２の表面に対して垂直な方向に銀メッキ部２を貫通し、銀メッキ部２の下のダイパッド部１０にまで延伸している。打痕８は平面視で矩形であり、該矩形の各辺の長さはおよそ０．３ｍｍであり、打痕８の深さはおよそ０．２５ｍｍである。複数個の打痕８のピッチは０．６ｍｍである。複数個の打痕８は、金型に組み込まれた複数の四角錐の転写形状を有するポンチを銀メッキ部２の上から打ち付けることによって設けることができる。打痕８は、エンボス加工により設けられたものであるのが好ましい。

　打痕８においては、銀メッキ部２の表面における銀メッキの密度が低下する。これにより、ハンダ２２の濡れ性が低減されるので、ハンダ２２の拡がりを妨げる効果が大きくなる。銀ペースト３２に関しては、一連の打痕８による銀メッキ部２の凹凸形状に沿って、粘性を有する銀ペースト３２の表面張力でエッジが立ちやすいので、銀ペースト３２が流れにくくなる。結果、ハンダ２２および銀ペースト３２は、ハンダ２２の上に銀ペースト３２が乗り上げないように、打痕８にてそれらの拡がりが止まっている。

　その他の構成および効果に関しては、図７および図８に示す形態と、図１および図２に示す形態とで同じである。図１に示す形態に係る窪み４の機能を、図７に示す形態では打痕８が担うことになる。

　また、複数個の打痕８は、窪み４´と同様に、銀メッキ部２における、ハンダ２２が設けられるべき領域を囲むように矩形に（ＭＯＳＦＥＴ２０の搭載領域を囲むように）設けられていてもよい。この場合、図３に示す形態に係る窪み４´の機能を、図７に示す形態では打痕８が担うことになる。

　本実施の形態では、ＭＯＳＦＥＴ２０とＧａＮ系パワーデバイス３０との間の少なくとも銀メッキ部２に、ハンダ２２および銀ペースト３２の拡がりを妨げるための打痕８が設けられている。

　〔付記事項〕
　本発明の半導体装置は、上記の各実施の形態のいずれかに示した構成が適用されたものである。この半導体装置としては、トランスファーモールド成形を用いた、図１２に外観を示した半導体装置１００（ＴＯ－２２０）が具体例として挙げられる。ただし、これに限定されず、上記の各実施の形態のいずれかに示した構成は、他の半導体装置または半導体モジュールに適用することも可能である。

　また、上記の各実施の形態では、ＭＯＳＦＥＴ２０とＧａＮ系パワーデバイス３０とがカスコード接続されている例について説明したが、半導体デバイスの部品および接続はこれに限定されない。

　また、上記の各実施の形態では、第２のダイアタッチ材として、銀ペースト３２を用いる例について説明したが、第２のダイアタッチ材はこれに限定されない。例えば、ＧａＮ系パワーデバイス３０がラテラル型のパワーデバイスである場合は、銀メッキ部２に対向する面が絶縁されていても問題ない。この場合、第２のダイアタッチ材は、銀等の導電体が含有されている必要はなく、絶縁性のペーストであっても構わない。ただし、いずれの場合においても、第２のダイアタッチ材は、金属等の高熱伝導性のフィラーを含んでいるのが好ましい。

　また、ハンダ２２は、錫を含有していてもよい。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２０の放熱性を向上させることができる。

　ダイパッド部１０に設けた窪み４および４´や打痕８は、モールド成形時に樹脂が流れ込むことによるアンカー効果が生まれることで、その樹脂が剥離しにくい。この結果、半導体パッケージの品質向上に寄与する。

　ＭＯＳＦＥＴ２０は、縦型のトランジスタを有しており、ＧａＮ系パワーデバイス３０は、ラテラル型のトランジスタを有しているパワーデバイスであるのが好ましい。これにより、限られたサイズのダイパッド部１０の上に、ＭＯＳＦＥＴ２０と、ＧａＮ系パワーデバイス３０とを備えた半導体装置１００を実現することができる。

　ＧａＮ系パワーデバイス３０は、銀メッキ部２に対向する面に、金属からなる層が形成されていない（メタライズされていない）のが好ましい。これにより、半導体装置１００の製造プロセスを簡略化することが可能となる。

　窪み４、窪み４´、突出部６、および打痕８は、ダイパッド部１０に銀メッキ部２を形成した後に設けられたものである。また、妨害部材として、窪み、突出部、打痕以外にも、スリット、開口等の構造を適用することも考えられる。

　窪み４、窪み４´、および打痕８は、銀メッキ部２に設けられているが、銀メッキ部２を貫通し、銀メッキ部２下のダイパッド部１０にまで形成されている。一方、突出部６は、銀メッキ部２に設けられている。このように、妨害部材は、金属メッキ部のみに設けられていてもよいし、金属メッキ部およびダイパッド部に設けられていてもよい（少なくとも金属メッキ部に設けられていればよい）。

　〔まとめ〕
　本発明の態様１に係る半導体装置は、上記の問題を解決するために、金属メッキ部（銀メッキ部２）が形成されたダイパッド部と、上記金属メッキ部に固定されている第１の半導体デバイス（ＭＯＳＦＥＴ２０）および第２の半導体デバイス（ＧａＮ系パワーデバイス３０）と、上記第１の半導体デバイスを固定する第１のダイアタッチ材（ハンダ２２）と、上記第２の半導体デバイスを固定する第２のダイアタッチ材（銀ペースト３２）と、上記第１の半導体デバイスと上記第２の半導体デバイスとの間の上記金属メッキ部に設けられており、上記第１のダイアタッチ材および上記第２のダイアタッチ材の拡がりを妨げる妨害部材（窪み４、窪み４´、突出部６、および打痕８）とを備えており、上記妨害部材は、両端が隆起した窪み、打痕、突起、および撥液被膜のいずれかである。

　上記の構成によれば、第１のダイアタッチ材はある一定の拡がりを持っているが、妨害部材によって拡がりが妨げられる。そして、第１のダイアタッチ材および第２のダイアタッチ材は、第１のダイアタッチ材の上に第２のダイアタッチ材が乗り上げないように、妨害部材にてそれらの拡がりが止まっている。

　つまり、第１のダイアタッチ材の上に第２のダイアタッチ材が乗り上げた領域が形成されず、この結果、第２の半導体デバイスがダイパッド部に対して傾斜して搭載されることが抑制されている。

　硬化した第１のダイアタッチ材の上に硬化した第２のダイアタッチ材が位置すると、それらの界面において密着度が著しく低くなる。そして、半導体装置の温度変化に起因して各材料の熱膨張係数の差から生じる、半導体装置全体の歪みにより生じる応力によって第１のダイアタッチ材から第２のダイアタッチ材が剥離しやすい。上記の構成によれば、この剥離を防ぐことができる。

　また、第２の半導体デバイスがダイパッド部に対して傾斜して搭載されると、アルミ配線による接続が、緩慢になったり不十分になったりする恐れがある。上記の構成によれば、この接続が、緩慢になったり不十分になったりすることを防ぐことができる。

　以上の効果から、上記の問題を解決するために、第２の半導体デバイスと第１の半導体デバイスとの間隔を０．５ｍｍ以下に狭めても、半導体装置の接合信頼性の低下を抑制し、歩留まりの悪化が抑制できる。

　さらに、上記の構成によれば、妨害部材としての機能を有する構造を、容易に実現することが可能となる。

　本発明の態様２に係る半導体装置は、上記態様１において、上記第１の半導体デバイスは、縦型のトランジスタを有するＭＯＳＦＥＴであり、上記第２の半導体デバイスは、ラテラル型のトランジスタを有するパワーデバイスであり、上記第１の半導体デバイスと上記第２の半導体デバイスとがカスコード接続されている。

　上記の構成によれば、限られたサイズのダイパッド部の上に、ＭＯＳＦＥＴと、パワーデバイスとを備えた半導体装置を実現することができる。

　本発明の態様３に係る半導体装置は、上記態様１または２において、上記金属メッキ部が、銀メッキが施された部分であるのが好ましい。

　本発明の態様４に係る半導体装置は、上記態様１から３のいずれかにおいて、上記第１のダイアタッチ材は、錫を含有しているハンダであるのが好ましい。

　上記の構成によれば、第１のダイアタッチ材に、熱伝導率の高いハンダを用いているので、第１の半導体デバイスの放熱性を向上させることができる。

　本発明の態様５に係る半導体装置は、上記態様１から４のいずれかにおいて、上記第２のダイアタッチ材は、樹脂を含有しているのが好ましい。

　上記の構成によれば、第２のダイアタッチ材はハンダでないので、第２の半導体デバイスにおける銀メッキ部に対向する面に、金属からなる層を形成する必要がなくなる。この結果、半導体装置の製造プロセスを簡略化することが可能となる。

　本発明の態様６に係る半導体装置は、上記態様５において、上記第２のダイアタッチ材はさらに、高熱伝導性のフィラーを含んでいるのが好ましい。

　上記の構成によれば、第２のダイアタッチ材の放熱性を向上させることが可能となる。

　本発明の態様７に係る半導体装置は、上記態様５において、上記第２のダイアタッチ材はさらに、銀のフィラーを含んでいるのが好ましい。

　本発明の態様８に係る半導体装置は、上記態様１から７のいずれかにおいて、上記第２の半導体デバイスの、上記銀メッキ部に対向する面に、金属からなる層が形成されていない。

　上記の構成によれば、半導体装置の製造プロセスを簡略化することが可能となる。

　本発明の態様９に係る半導体装置は、上記態様１から８のいずれかにおいて、上記妨害部材は、上記ダイパッド部に上記金属メッキ部を形成した後に設けられたものである。

　本発明の態様１０に係る半導体装置は、上記態様１において、上記妨害部材として上記両端が隆起した窪みが設けられており、上記両端が隆起した窪みは、上記金属メッキ部にレーザーを照射して設けられたものである、またはエンボス加工により設けられたものである。

　本発明の態様１１に係る半導体装置は、上記態様１において、上記妨害部材として上記打痕が設けられており、上記打痕は、エンボス加工により設けられたものである。

　本発明の態様１２に係る半導体装置は、上記態様１において、上記妨害部材として上記突起または上記撥液被膜が設けられており、上記突起または上記撥液被膜は、上記金属メッキ部に塗布または印刷された高分子材である。

　上記の各構成によれば、妨害部材を容易に設けることが可能となる。

　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

　本発明は、複数個の半導体デバイスをベースの同一平面上に安定して固定できる構造を有する半導体装置に利用することができる。

１　リードフレーム
２　銀メッキ部（金属メッキ部）
４および４´　両端が隆起した窪み（妨害部材）
６　突出部（妨害部材）
８　打痕（妨害部材）
１０　ダイパッド部
２０　ＭＯＳＦＥＴ（第１の半導体デバイス）
２２　ハンダ（第１のダイアタッチ材）
３０　ＧａＮ系パワーデバイス（第２の半導体デバイス）
３２　銀ペースト（第２のダイアタッチ材）
１００　半導体装置

Claims

　金属メッキ部が形成されたダイパッド部と、
　上記金属メッキ部に固定されている第１の半導体デバイスおよび第２の半導体デバイスと、
　上記第１の半導体デバイスを固定する第１のダイアタッチ材と、
　上記第２の半導体デバイスを固定する第２のダイアタッチ材と、
　上記第１の半導体デバイスと上記第２の半導体デバイスとの間の上記金属メッキ部に設けられており、上記第１のダイアタッチ材および上記第２のダイアタッチ材の拡がりを妨げる妨害部材とを備えており、
　上記妨害部材は、両端が隆起した窪み、打痕、突起、および撥液被膜のいずれかであることを特徴とする半導体装置。
　上記金属メッキ部が、銀メッキが施された部分であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
　上記第１のダイアタッチ材は、錫を含有しているハンダであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
　上記第２のダイアタッチ材は、樹脂を含有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体装置。
　上記第２のダイアタッチ材はさらに、銀のフィラーを含んでいることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。