半导体装置的制作方法

关联申请的引用

本申请以2016年3月7日在先申请的日本专利申请2016－043303号的权利的利益为基础，并且主张其利益，在此通过引用包含其全部的内容。

这里说明的实施方式总体来说涉及半导体装置。

背景技术：

在包含具有开关功能的半导体芯片的半导体装置中，在开关时等产生噪声。此时，若形成于半导体装置内的谐振环的谐振频率与噪声的频率匹配，则噪声被放大。若噪声被放大，则即使半导体装置为断开状态，也成为导通状态，有半导体装置不再正常动作等的不良情况发生的可能性。

技术实现要素：

实施方式提供一种能够减少半导体装置所包含的谐振环的谐振频率与噪声的频率产生匹配的可能性的半导体装置。

根据一个实施方式，具有基板、第1导电层、第1半导体芯片、第2半导体芯片、第2导电层、以及第3导电层。

上述第1导电层设置在上述基板上。上述第1导电层具有第1导电部和第2导电部。上述第2导电部在第1方向上与上述第1导电部分离。

上述第1半导体芯片设置在上述第1导电部上。上述第1半导体芯片具有第1电极、第2电极、以及第3电极。上述第1电极与上述第1导电部连接。

上述第2半导体芯片设置在上述第2导电部上。上述第2半导体芯片具有第4电极和第5电极。上述第4电极与上述第2导电部连接。

上述第2导电层在上述基板上与上述第1导电层分离地设置。上述第2导电层在上述第1方向上位于上述第1导电部与上述第2导电部之间。上述第2导电层具有第1连接部与第2连接部。上述第1连接部与上述第2电极连接。上述第2连接部与上述第5电极连接。上述第2导电层在上述第1连接部与上述第2连接部之间具有间隙。

上述第3导电层在上述基板上与上述第1导电层以及上述第2导电层分离地设置。上述第3导电层与上述第3电极连接。

根据上述构成的半导体装置，能够提供一种可减少半导体装置所包含的谐振环的谐振频率与噪声的频率产生匹配的可能性的半导体装置。

附图说明

图1是第1实施方式的半导体装置的立体图。

图2是第1实施方式的半导体装置的立体图。

图3是表示第1实施方式的半导体装置的一部分的放大俯视图。

图4是图3的各部分的剖面图。

图5是表示第1实施方式的半导体装置的一部分的放大俯视图。

图6是表示第2实施方式的半导体装置的一部分的放大俯视图。

图7是表示第2实施方式的半导体装置的一部分的放大俯视图。

图8是表示第3实施方式的半导体装置的一部分的放大俯视图。

图9是表示第4实施方式的半导体装置的一部分的放大俯视图。

图10是表示第4实施方式的变形例的半导体装置的一部分的放大俯视图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边说明本发明的各实施方式。

此外，附图是示意性或者概略性的，各部分的厚度与宽度的关系、部分之间的大小的比例等并非限于与现实相同。另外，即使在表示相同的部分的情况下，也有通过附图而将相互的尺寸、比例表示为不同的情况。

另外，在本申请说明书与各图中，对与已说明过的要素相同的要素标注相同的附图标记，并适当地省略详细的说明。

在各实施方式的说明中，使用xyz正交坐标系。将与基板1以及基板2的上表面平行的方向且是相互正交的两个方向设为x方向(第2方向)以及y方向(第1方向)，将与该x方向以及y方向这两方正交的方向设为z方向。

(第1实施方式)

一边参照图1～图4，一边说明第1实施方式的半导体装置的一个例子。图1以及图2是第1实施方式的半导体装置100的立体图。

图3是表示第1实施方式的半导体装置100的一部分的放大俯视图。

图4(a)是图3的a－a’剖面图，图4(b)是图3的b－b’剖面图，图4(c)是图3的c－c’剖面图。

此外，在图2中，省略了密封部5、发射极端子e、集电极端子c、以及栅极端子g。

如图1～图4所示，半导体装置100具有基板1、基板2、密封部5、第1导电层11、第2导电层12、第3导电层13、半导体芯片21(第1半导体芯片)、半导体芯片22(第2半导体芯片)、半导体芯片23(第3半导体芯片)、半导体芯片24、半导体芯片25(第4半导体芯片)、半导体芯片26、发射极端子e、集电极端子c、以及栅极端子g。

半导体芯片21～24例如是igbt(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)。

半导体芯片25以及26例如是fwd(freewheeldiode，续流二极管)。

如图1所示，密封部5设置在第1基板1上，将设置在第1基板1的其他构成要素密封。发射极端子e的一部分、集电极端子c的一部分、以及栅极端子g的一部分设置在密封部5上，并在外部露出。在各个端子的前端形成孔，构成为能够与外部的电路连接。

如图2所示，在密封部5的内侧、并且是基板1上，相互分离地设有多个基板2。在各个基板2上，相互分离地设有第1导电层11、第2导电层12、以及多个第3导电层13。此外，这些导电层也可以不经由基板2，而是直接地设置在基板1上。

第1导电层11在连接部c1与集电极端子c连接。第2导电层12在连接部c2与发射极端子e连接。第3导电层13经由未图示的布线以及印刷电路基板而与栅极端子g连接。

此外，连接部c1以及c2的配置、形状等能够适当地变更。

如图3所示，第1导电层11具有第1导电部11a与第2导电部11b。第1导电部11a与第2导电部11b在y方向上部分地分离。

半导体芯片21、23、以及25在x方向上，依次设置在第1导电部11a上。

半导体芯片22、24、以及26在x方向上，依次设置在第2导电部11b上。

另外，在y方向上，在第1导电部11a的一部分与第2导电部11b的一部分之间设有第2导电层12。半导体芯片21与22、半导体芯片23与24、半导体芯片25与26分别在y方向上隔着第2导电层12而对置。

因此，例如半导体芯片21与22之间的y方向上的距离比半导体芯片21与23之间的x方向上的距离长。

第2导电层12具有连接部12a(第1连接部)、连接部12b(第2连接部)、连接部12c(第3连接部)、以及连接部12d。连接部12a～12d在y方向上相互分离，在这些连接部之间形成有间隙(狭缝)。

如图4(a)所示，半导体芯片21具有半导体层s1、集电极电极c1(第1电极)、发射极电极e1(第2电极)、以及栅电极g1(第3电极)。半导体芯片22具有半导体层s2、集电极电极c2(第4电极)、发射极电极e2(第5电极)、以及栅电极g2。

如图4(b)所示，半导体芯片23具有半导体层s3、集电极电极c3(第6电极)、发射极电极e3(第7电极)、以及栅电极g3。半导体芯片24具有半导体层s4、集电极电极c4、发射极电极e4、以及栅电极g4。

如图4(c)所示，半导体芯片25具有半导体层s5、阴极电极c5(第8电极)以及阳极电极a1(第9电极)。半导体芯片26具有半导体层s6、阴极电极c6以及阳极电极a2。

在各个半导体芯片21～24中，发射极电极以及栅电极设于半导体层的一侧，集电极电极设于半导体层的另一侧。

另外，在半导体芯片25以及26中，阳极电极设于半导体层的一侧，阴极电极设于半导体层的另一侧。

集电极电极c1、集电极电极c3、以及阳极电极a1连接于第1导电部11a。集电极电极c2、集电极电极c4、以及阳极电极a2连接于第2导电部11b。这些电极使用焊料、导电性膏，与第1导电层11连接。

发射极电极e1与连接部12a连接。发射极电极e2与连接部12b连接。发射极电极e3与连接部12c连接。发射极电极e4与连接部12d连接。各个发射极电极与各个连接部通过接合线而连接。阳极电极a1以及a2通过接合线与第2导电层12的连接部12a～连接部12d以外的部分连接。栅电极g1～g4通过接合线与靠近各半导体芯片设置的第3导电层13连接。

这里，对各构成要素的材料的一个例子进行说明。

基板1是由alsic等的由铝与陶瓷的复合材料构成的散热板。或者，在第1导电层11～第3导电层13直接设置在基板1上的情况下，基板1由aln等的绝缘性陶瓷材料构成。

基板2由aln等的绝缘性陶瓷材料构成。密封部5包含硅树脂等的绝缘性树脂。

第1导电层11、第2导电层12、以及第3导电层13包含铜、铝等的金属材料。

半导体芯片21～26所具有的半导体层s1～s6包含硅、碳化硅、氮化镓、或者砷化镓等的半导体材料作为主要成分。

半导体芯片21～26所具有的各电极包含铝等的金属材料。

接下来，一边参照图5，一边说明本实施方式带来的作用以及效果。

图5是表示第1实施方式的半导体装置100的一部分的放大俯视图。

在半导体装置100中，在各个基板2上设有第1导电层11～第3导电层13以及半导体芯片21～26，通过将它们相互连接，形成电路。

此时，在这些构成要素之间也形成谐振环。谐振环是包含具有开关功能的半导体芯片的闭合电路。例如，作为包含半导体芯片21的谐振环，可列举图5所示的谐振环rl1。谐振环rl1是通过半导体芯片21的内部、第2导电层12、半导体芯片22的内部、以及第1导电层11的环。除此之外，存在通过半导体芯片21和各个半导体芯片23～26的多个谐振环。即，作为通过半导体芯片21的谐振环，存在5个谐振环。另外，由于其他半导体芯片22～24也具有开关功能，因此在这些半导体芯片和其他半导体芯片之间，也同样形成谐振环。

在使半导体芯片进行开关时，在栅电极与发射极电极之间的栅极电位产生噪声。此外，之后，将在栅电极与发射极电极之间的栅极电位产生的该噪声称作开关噪声。若开关噪声的频率和某一个谐振环的谐振频率匹配，则开关噪声被放大。

谐振频率取决于谐振环的电感以及电容，它们越小，谐振频率越大。另外，开关噪声的频率取决于该半导体芯片的电容。

在以往的半导体装置中，一般来说，由于半导体芯片的电容较大，谐振环的电感以及电容较小，因此开关噪声的频率的频带比谐振频率的频带低，难以产生频率的匹配。

但是，近年来，在半导体芯片薄型化得到进展，并且半导体芯片所要求的耐压也提高。若施加于半导体装置的电压升高，则由于电容的电压依赖性，半导体芯片的电容变小，开关噪声的频率的频带也升高。其结果，频率的匹配变得更容易产生。

关于这一点，在本实施方式中，第2导电层12在半导体芯片21的发射极电极e1所连接的连接部12a、以及半导体芯片22的发射极电极e2所连接的连接部12b之间具有间隙。通过使第2导电层12在连接部12a与连接部12b之间具有间隙，由此能够加长连接部12a与连接部12b之间的路径。若加长路径，则能够增大电感，因此能够使谐振频率降低。其结果，能够使通过半导体芯片21与半导体芯片22的谐振环的谐振频率的频带比开关噪声的频率的频带低，能够减少产生频率的匹配的可能性。

同样，通过在连接部12a～连接部12d之间分别形成间隙，能够加长半导体芯片21～半导体芯片24的各个之间的路径，能够减少包含各半导体芯片的谐振环的谐振频率。

(第2实施方式)

使用图6，对第2实施方式的半导体装置的一个例子进行说明。

图6是表示第2实施方式的半导体装置200的一部分的放大俯视图。

半导体装置200在还具有例如布线31以及32这一点上与半导体装置100不同。

在本实施方式中，发射极电极e1以及e3利用布线31而被短路。即，发射极电极e1以及e3经由第2导电层12被连接到相同电位，但在半导体装置200中，更直接地利用布线31使这些电极彼此短路。

同样，发射极电极e2以及e4利用布线32而直接地短路。

这里，一边参照图7一边说明第2实施方式带来的作用以及效果。图7是表示第2实施方式的半导体装置200的一部分的放大俯视图。

通过使发射极电极e1与e3短路，使发射极电极e2与e4短路，能够使通过半导体芯片21及23中的某一个、与半导体芯片22及24中的某一个的谐振环的电容增加。例如，关于图7所示的、通过半导体芯片21、第2导电层12、半导体芯片22、以及第1导电层11的谐振环rl1，对半导体芯片21的电容加上半导体芯片23的电容，对半导体芯片22的电容加上半导体芯片24的电容。因此，谐振环rl1中的电容增加，能够降低谐振频率。

另外，对于均设置在第1导电部11a上且通过相互的距离较近的半导体芯片21以及23的谐振环而言，使发射极电极e1以及e3短路，从而如图7所示，形成通过布线31的谐振环rl2。谐振环rl2与通过引线结合以及第2导电层12的谐振环相比，路径更短。即，通过使发射极电极e1以及e3短路，能够大幅度减少通过半导体芯片21以及23的谐振环rl2的电感。

在减少了电感的情况下，谐振环的谐振频率升高。但是，半导体芯片21以及23相互接近，通过使接近的这些半导体芯片的发射极电极彼此短路，能够将谐振环的谐振频率提高至比开关噪声的频率大的值。

同样，关于通过半导体芯片22以及24的谐振环，通过使发射极电极e2以及e4短路，能够减少该谐振环的电感，提高谐振频率。

即，在本实施方式中，对于谐振环rl1等的、通过相互分离的半导体芯片的谐振环而言，通过使电容增加，使谐振环的谐振频率比开关噪声的频率低，减少了产生频率的匹配的可能性。另一方面，对于谐振环rl2等的、通过设于相互接近的位置的半导体芯片的谐振环而言，通过使电感减少，使谐振环的谐振频率比开关噪声的频率高，减少了产生频率的匹配的可能性。

因此，根据本实施方式，与第1实施方式相比，能够进一步减少产生开关噪声的频率与谐振频率的匹配的可能性。

(第3实施方式)

使用图8，对第3实施方式的半导体装置的一个例子进行说明。

图8是表示第3实施方式的半导体装置300的一部分的放大俯视图。

半导体装置300例如在第2导电层12的构造方面，与半导体装置200之间具有差异。

第2导电层12具有连接部12a～连接部12d。但是，与半导体装置100以及200不同，在连接部12a与连接部12c之间、以及连接部12b与连接部12d之间未形成有间隙。根据这样的构成，能够减少电流从半导体芯片21～24通过连接部12a～连接部12d向第2导电层12流动时的电阻，能够减少半导体装置的耗电。

即，根据本实施方式，与第2实施方式相比，能够减少半导体装置的耗电。

(第4实施方式)

使用图9，对第4实施方式的半导体装置的一个例子进行说明。

图9是表示第4实施方式的半导体装置400的一部分的放大俯视图。

半导体装置400例如在第2导电层12的构造方面，与半导体装置400之间具有差异。

在本实施方式中，第2导电层12在连接部12a和连接有阳极电极a1的连接部12e(第4连接部)之间具有间隙。另外，第2导电层12在连接部12b和连接有阳极电极a2的连接部12f之间具有间隙。

由于第2导电层12具有这些的间隙，从而能够使包含半导体芯片21～24中的某一个、和半导体芯片25及26中的某一个的谐振环中的电感增加。因此，根据本实施方式，与第3实施方式相比，能够减少这些谐振环中的谐振频率，能够进一步减少产生开关噪声的频率与谐振频率的匹配的可能性。

(变形例)

图10是表示第4实施方式的变形例的半导体装置410的一部分的放大俯视图。

在半导体装置400中，与发射极电极e3以及e4连接的接合线连接在与发射极电极e3以及e4远离的位置。与此相对，在半导体装置410中，连接于发射极电极e3以及e4的接合线连接在与这些发射极电极靠近的位置。即，半导体芯片21以及23在x方向上排列，并且连接部12a以及12c也在x方向上排列。另外，连接部12c在x方向上位于连接部12a与12e之间。

同样，连接部12b以及12d也在x方向上排列，连接部12d在x方向上位于连接部12b与12f之间。

根据本变形例，由于将与发射极电极e3以及e4连接的接合线连接在接近这些发射极电极的位置，因此能够缩短接合线的长度。因此，能够减少电流流经接合线时的电阻，能够减少半导体装置的耗电。

另外，半导体装置410与半导体装置400相比，例如连接部12c与连接部12e之间的距离变短。但是，在本实施方式中，由于第2导电层12在连接部12c与连接部12e之间具有间隙，因此能够抑制通过半导体芯片23以及25的谐振环的谐振频率的放大。

即，根据本变形例，与半导体装置400相比，能够在抑制谐振环的谐振频率的放大的同时，减少半导体装置的耗电。

此外，在上述各实施方式中，对半导体芯片21～24是igbt的情况进行了说明，但半导体芯片21～24也可以是mosfet(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。或者，也可以是，半导体芯片21～24的某一个是mosfet或者igbt，其他的半导体芯片是二极管。上述各实施方式在半导体装置具有至少一个有着开关功能的半导体芯片并形成有谐振环的情况下是有效的。

另外，对6个半导体芯片21～26设置在第1导电层11上的情况进行了说明，但设置在第1导电层11上的半导体芯片的数量是任意的。第2导电层12的间隙的位置、形状也能够根据所连接的半导体芯片的数量等适当地变更。

以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并没有意图限定发明的范围。这些新的实施方式可以以其他的各种方式进行实施，在不超出发明主旨的范围内，可进行各种省略、替换以及变更。关于实施方式所包含的例如基板1、基板2、密封部5、第1导电层11、第2导电层12、第3导电层13、半导体芯片21～26、发射极端子e、集电极端子c、栅极端子g等的各要素的具体构成，本领域技术人员能够从公知的技术中适当地选择。这些实施方式及其变形包括在发明的范围和主旨中，并且也包括在权利要求书所记载的发明与其等同的范围内。另外，能够将上述的各实施方式相互组合地来实施。