半导体装置的制造方法
【专利说明】半导体装置
[0001](关联申请的引用)
[0002]本申请以2014年12月11日申请的在先的日本专利申请2014 — 251278号的权利利益为基础并主张该利益，通过引用将其内容整体包含于此。
技术领域
[0003]这里说明的实施方式总体涉及半导体装置。
【背景技术】
[0004]开关电源、变换器等电路中使用具备开关元件、二极管等功率半导体元件的功率半导体设备。此外，已知有将功率半导体设备和对其进行控制的控制器装备在一个封装之中而成的半导体装置。
【发明内容】
[0005]实施方式提供能够精度更良好地进行过热检测的半导体装置。
[0006]根据一技术方案，半导体装置具备:支撑部件、设置在上述支撑部件上且具备过热检测电路的第一半导体芯片、设置在上述第一半导体芯片上且具备功率半导体元件的第二半导体芯片、和将上述支撑部件、上述第一半导体芯片以及上述第二半导体芯片封固的封固部件。上述过热检测电路配置在上述第二半导体芯片之下。
[0007]根据上述构成的半导体装置，能够提供能够精度更良好地进行过热检测的半导体
目.ο
【附图说明】
[0008]图1是第一实施方式的半导体装置的平面图。
[0009]图2是沿着图1的A — A’线的半导体装置的截面图。
[0010]图3是第一实施方式的半导体装置的框图。
[0011]图4是第二实施方式的半导体装置的平面图。
[0012]图5是沿着图4的B — B’线的半导体装置的截面图。
【具体实施方式】
[0013]以下，参照【附图说明】实施方式。其中，附图是示意性或概念性的图，各附图的尺寸以及比率等不一定与现实的尺寸以及比率相同。以下所示的几个实施方式例示了用于将本发明的技术思想具体化的装置以及方法，本发明的技术思想并不会被构成部件的形状、构造、配置等特定化。另外，以下的说明中，对于具有相同的功能以及构成的要素赋予同一符号，仅在需要的情况下进行重复说明。
[0014]以下的实施方式公开了将第一半导体芯片和第二半导体芯片收纳在一个封装中而成的半导体装置，上述第一半导体芯片具备包含场效应晶体管在内的功率半导体设备，上述第二半导体芯片具备控制功率半导体设备的控制器。
[0015][第一实施方式]
[0016][1-1]半导体装置的构成
[0017]图1是第一实施方式的半导体装置I的平面图。图2是沿着图1的A — A’线的半导体装置I的截面图。半导体装置I具备支撑部件(压料垫，die pad) 10、半导体芯片20、半导体芯片30、引线端子组50、接合线组60、以及封固部件70。
[0018]压料垫10对半导体芯片20、30进行支撑以及固定并且作为散热部件发挥功能。作为压料垫10使用导热率高的材料(例如金属)，可以使用铜(Cu)、含铜(Cu)的合金、或含铁(Fe)的合金等。
[0019]半导体芯片20设置在压料垫10上，通过粘接剂(未图示)固定于压料垫10。半导体芯片20具备包含微型计算机等的控制器，该控制器控制半导体芯片30的动作。半导体芯片20具备过热检测电路21以及焊盘组22、23。焊盘组22、23在半导体芯片20的上表面露出。焊盘组22用于与引线端子组50之间的电连接，焊盘组23用于与半导体芯片30之间的电连接。
[0020]半导体芯片30设置在半导体芯片20上，通过粘接剂40固定于半导体芯片20。即，半导体装置I是在半导体芯片20上层叠了半导体芯片30的芯片堆叠型MCP(Mult1-ChipPackage,多芯片封装)。半导体芯片30的底面(与形成有焊盘的面相反的面)配置为与半导体芯片20的上表面(形成有焊盘的面)相面对。例如，半导体芯片30的尺寸比半导体芯片20的尺寸小。
[0021]半导体芯片30具备进行电源(功率)的变换以及控制的功率半导体设备。功率半导体设备一般来说发热量比通常的(低电压用的)MOSFET(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)大。作为功率半导体设备，可以举出功率 MOSFET、HEMT (High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管)、IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，隔离栅双极晶体管)、以及二极管等。功率半导体设备使用例如氮化镓(GaN)等氮化物半导体、以及/或碳化硅(SiC)等而构成。图1中将半导体芯片30表示为PW - Tr。
[0022]半导体芯片30具备焊盘组31、32。焊盘组31、32在半导体芯片30的上表面露出。焊盘组31用于与半导体芯片20之间的电连接，焊盘组32用于与引线端子组50之间的电连接。
[0023]这里，半导体芯片20所具备的过热检测电路21配置在比半导体芯片30更近的位置，具体来说，配置在半导体芯片30之下。过热检测电路21优选的是，其整体配置在俯视下半导体芯片20与半导体芯片30重叠的区域内。另外，过热检测电路21也可以是，至少其一部分配置在俯视下半导体芯片20与半导体芯片30重叠的区域内。此外，过热检测电路21配置在半导体芯片20的上表面附近。关于过热检测电路21的详细情况后述。
[0024]将半导体芯片20和半导体芯片30粘接的粘接剂40优选的是由导热率高的材料构成。粘接剂40是将导电性材料混合于粘合料(binder)而构成的。作为导电性材料而使用金属(金属粉)，例如可以使用金(Au)、银(Ag)以及铜(Cu)等。作为粘合料可以使用例如环氧树脂等有机粘合料。此外，作为粘接剂40，可以使用银膏或环氧树脂。
[0025]引线端子组50设置在压料垫10的周围，用于半导体芯片20以及半导体芯片30与外部电路之间的电连接。作为引线端子组50可以使用例如铜(Cu)、含铜(Cu)的合金、或含铁(Fe)的合金等。引线端子组50与上述的压料垫10—起构成引线框。
[0026]接合线组60用于半导体芯片20与引线端子组50之间的电连接、半导体芯片30与引线端子组50之间的电连接、以及半导体芯片20与半导体芯片30之间的电连接。作为接合线组60可以使用例如金(Au)、铜(Cu)、或铝(Al)等。
[0027]封固部件70将压料垫10、半导体芯片20、半导体芯片30、引线端子组50以及接合线组60封固。封固部件70由模具树脂构成，可以使用例如环氧树脂等。
[0028][1- 2]半导体装置的电路构成
[0029]接着，说明半导体装置I的电路构成。图3是第一实施方式的半导体装置I的框图。
[0030]半导体芯片(控制器)20具备过热检测电路21、驱动电路(驱动器)24 — 1、24 —2以及过电流保护电路25 — 1、25 — 2。半导体芯片(功率半导体设备)30具备晶体管Trl、Tr2o焊盘组22具备焊盘22 — I?22 — 5。焊盘组32具备焊盘32 — I?32 — 3。
[0031 ] 在图3的构成例中，晶体管Trl、Tr2是在半桥电路中使用的开关元件。晶体管Trl、Tr2由例如高耐压的N沟道MOSFET (功率M0SFET)构成。图3中作为晶体管Trl、Tr2图示出N沟道M0SFET。另外，半导体芯片30所具备的功率半导体元件的数量以及种类能够任意地设计。
[0032]晶体管Trl的漏极与焊盘32 — I电连接，晶体管Trl的源极与焊盘32 — 2电连接。晶体管Trl的栅极与驱动电路24 -1的输出电连接。此外，晶体管Trl的源极与过电流保护电路25 -1的输入电连接。
[0033]晶体管Tr2的漏极与焊盘32 — 2电连接，晶体管Tr2的源极与焊盘32 — 3电连接。晶体管Tr2的栅极与驱动电路24 — 2的输出电连接。此外，晶体管Tr2的源极与过电流保护电路25 - 2的输入电连接。
[0034]过热检测电路21检测半导体芯片30的温度，并且判断半导体芯片30的温度是否超过了阈值温度。具体来说，过热检测电路21检测半导体芯片30发出的热传递到过热检测电路21时的温度。过热检测电路21的阈值温度根据半导体芯片30的规格而被适当设定。过热检测电路21将过热检测信号供给到驱动电路24 — 1、24 — 2。此外，过热检测电路21的输出与焊盘22 - 5电连接。例如，在半导体芯片30的温度超过了阈值的情况下，过热检测电路21将过热检测信号从低电平转变成高电平。
[0035]过热检测电路21具备具有温度特性的元件。作为具有温度特性的元件，可以举出例如二极管或电阻元件等。在过热检测电路21中使用了二极管(pn结二极管)的情况下，当在二极管流过一定电流时，根据自身的周围温度，正向电压VF发生变化。因此，通过比较二极管的正向电压VF和基准电压，能够进行过热检测。
[0036]过电流保护电路25 -1检测在晶体管Trl流过的电流，并且判断在晶体管Trl流过的电流是否超过了阈值电流。过电流保护电路25 -1的阈值电流根据半导体芯片30的规格而被适当设定。过电流保护电路25 -1将过电流检测信号供给到驱动电路24 -10例如，在晶体管Trl流过的电流超过了阈值电流的情况下，过电流保护电路25 -1将过电流检测信号从低电平转变为高电平。过电流保护电路25 - 2进行晶体管Tr2的过电流保护。过电流保护电路25 — 2的构成与过电流保护电路25 — I相同。
[0037]驱动电路24 -1与焊盘22 — 2电连接。此外，驱动电路24 — I从过热检测电路21接收过热检测信号，从过电流保护电路25 -1接收过电流检测信号。驱动电路24 -1基于输入到焊盘22 — 2的控制信号来控制晶体管Trl的栅极电压，从而控制晶体管Trl的导通/截止。此外，在过热检测信号以及/或过电