半導體裝置的制造方法
【專利說明】半導體裝置
[0001](關聯申請的引用)
[0002]本申請以2014年12月11日申請的在先的日本專利申請2014 — 251278號的權利利益為基礎并主張該利益，通過引用將其內容整體包含于此。
技術領域
[0003]這里說明的實施方式總體涉及半導體裝置。
【背景技術】
[0004]開關電源、變換器等電路中使用具備開關元件、二極管等功率半導體元件的功率半導體設備。此外，已知有將功率半導體設備和對其進行控制的控制器裝備在一個封裝之中而成的半導體裝置。
【發明內容】
[0005]實施方式提供能夠精度更良好地進行過熱檢測的半導體裝置。
[0006]根據一技術方案，半導體裝置具備:支撐部件、設置在上述支撐部件上且具備過熱檢測電路的第一半導體芯片、設置在上述第一半導體芯片上且具備功率半導體元件的第二半導體芯片、和將上述支撐部件、上述第一半導體芯片以及上述第二半導體芯片封固的封固部件。上述過熱檢測電路配置在上述第二半導體芯片之下。
[0007]根據上述構成的半導體裝置，能夠提供能夠精度更良好地進行過熱檢測的半導體
目.ο
【附圖說明】
[0008]圖1是第一實施方式的半導體裝置的平面圖。
[0009]圖2是沿著圖1的A — A’線的半導體裝置的截面圖。
[0010]圖3是第一實施方式的半導體裝置的框圖。
[0011]圖4是第二實施方式的半導體裝置的平面圖。
[0012]圖5是沿著圖4的B — B’線的半導體裝置的截面圖。
【具體實施方式】
[0013]以下，參照【附圖說明】實施方式。其中，附圖是示意性或概念性的圖，各附圖的尺寸以及比率等不一定與現實的尺寸以及比率相同。以下所示的幾個實施方式例示了用于將本發明的技術思想具體化的裝置以及方法，本發明的技術思想并不會被構成部件的形狀、構造、配置等特定化。另外，以下的說明中，對于具有相同的功能以及構成的要素賦予同一符號，僅在需要的情況下進行重復說明。
[0014]以下的實施方式公開了將第一半導體芯片和第二半導體芯片收納在一個封裝中而成的半導體裝置，上述第一半導體芯片具備包含場效應晶體管在內的功率半導體設備，上述第二半導體芯片具備控制功率半導體設備的控制器。
[0015][第一實施方式]
[0016][1-1]半導體裝置的構成
[0017]圖1是第一實施方式的半導體裝置I的平面圖。圖2是沿著圖1的A — A’線的半導體裝置I的截面圖。半導體裝置I具備支撐部件(壓料墊，die pad) 10、半導體芯片20、半導體芯片30、引線端子組50、接合線組60、以及封固部件70。
[0018]壓料墊10對半導體芯片20、30進行支撐以及固定并且作為散熱部件發揮功能。作為壓料墊10使用導熱率高的材料(例如金屬)，可以使用銅(Cu)、含銅(Cu)的合金、或含鐵(Fe)的合金等。
[0019]半導體芯片20設置在壓料墊10上，通過粘接劑(未圖示)固定于壓料墊10。半導體芯片20具備包含微型計算機等的控制器，該控制器控制半導體芯片30的動作。半導體芯片20具備過熱檢測電路21以及焊盤組22、23。焊盤組22、23在半導體芯片20的上表面露出。焊盤組22用于與引線端子組50之間的電連接，焊盤組23用于與半導體芯片30之間的電連接。
[0020]半導體芯片30設置在半導體芯片20上，通過粘接劑40固定于半導體芯片20。即，半導體裝置I是在半導體芯片20上層疊了半導體芯片30的芯片堆疊型MCP(Mult1-ChipPackage,多芯片封裝)。半導體芯片30的底面(與形成有焊盤的面相反的面)配置為與半導體芯片20的上表面(形成有焊盤的面)相面對。例如，半導體芯片30的尺寸比半導體芯片20的尺寸小。
[0021]半導體芯片30具備進行電源(功率)的變換以及控制的功率半導體設備。功率半導體設備一般來說發熱量比通常的(低電壓用的)MOSFET(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor，金屬氧化物半導體場效應晶體管)大。作為功率半導體設備，可以舉出功率 MOSFET、HEMT (High Electron Mobility Transistor，高電子遷移率晶體管)、IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor，隔離柵雙極晶體管)、以及二極管等。功率半導體設備使用例如氮化鎵(GaN)等氮化物半導體、以及/或碳化硅(SiC)等而構成。圖1中將半導體芯片30表示為PW - Tr。
[0022]半導體芯片30具備焊盤組31、32。焊盤組31、32在半導體芯片30的上表面露出。焊盤組31用于與半導體芯片20之間的電連接，焊盤組32用于與引線端子組50之間的電連接。
[0023]這里，半導體芯片20所具備的過熱檢測電路21配置在比半導體芯片30更近的位置，具體來說，配置在半導體芯片30之下。過熱檢測電路21優選的是，其整體配置在俯視下半導體芯片20與半導體芯片30重疊的區域內。另外，過熱檢測電路21也可以是，至少其一部分配置在俯視下半導體芯片20與半導體芯片30重疊的區域內。此外，過熱檢測電路21配置在半導體芯片20的上表面附近。關于過熱檢測電路21的詳細情況后述。
[0024]將半導體芯片20和半導體芯片30粘接的粘接劑40優選的是由導熱率高的材料構成。粘接劑40是將導電性材料混合于粘合料(binder)而構成的。作為導電性材料而使用金屬(金屬粉)，例如可以使用金(Au)、銀(Ag)以及銅(Cu)等。作為粘合料可以使用例如環氧樹脂等有機粘合料。此外，作為粘接劑40，可以使用銀膏或環氧樹脂。
[0025]引線端子組50設置在壓料墊10的周圍，用于半導體芯片20以及半導體芯片30與外部電路之間的電連接。作為引線端子組50可以使用例如銅(Cu)、含銅(Cu)的合金、或含鐵(Fe)的合金等。引線端子組50與上述的壓料墊10—起構成引線框。
[0026]接合線組60用于半導體芯片20與引線端子組50之間的電連接、半導體芯片30與引線端子組50之間的電連接、以及半導體芯片20與半導體芯片30之間的電連接。作為接合線組60可以使用例如金(Au)、銅(Cu)、或鋁(Al)等。
[0027]封固部件70將壓料墊10、半導體芯片20、半導體芯片30、引線端子組50以及接合線組60封固。封固部件70由模具樹脂構成，可以使用例如環氧樹脂等。
[0028][1- 2]半導體裝置的電路構成
[0029]接著，說明半導體裝置I的電路構成。圖3是第一實施方式的半導體裝置I的框圖。
[0030]半導體芯片(控制器)20具備過熱檢測電路21、驅動電路(驅動器)24 — 1、24 —2以及過電流保護電路25 — 1、25 — 2。半導體芯片(功率半導體設備)30具備晶體管Trl、Tr2o焊盤組22具備焊盤22 — I?22 — 5。焊盤組32具備焊盤32 — I?32 — 3。
[0031 ] 在圖3的構成例中，晶體管Trl、Tr2是在半橋電路中使用的開關元件。晶體管Trl、Tr2由例如高耐壓的N溝道MOSFET (功率M0SFET)構成。圖3中作為晶體管Trl、Tr2圖示出N溝道M0SFET。另外，半導體芯片30所具備的功率半導體元件的數量以及種類能夠任意地設計。
[0032]晶體管Trl的漏極與焊盤32 — I電連接，晶體管Trl的源極與焊盤32 — 2電連接。晶體管Trl的柵極與驅動電路24 -1的輸出電連接。此外，晶體管Trl的源極與過電流保護電路25 -1的輸入電連接。
[0033]晶體管Tr2的漏極與焊盤32 — 2電連接，晶體管Tr2的源極與焊盤32 — 3電連接。晶體管Tr2的柵極與驅動電路24 — 2的輸出電連接。此外，晶體管Tr2的源極與過電流保護電路25 - 2的輸入電連接。
[0034]過熱檢測電路21檢測半導體芯片30的溫度，并且判斷半導體芯片30的溫度是否超過了閾值溫度。具體來說，過熱檢測電路21檢測半導體芯片30發出的熱傳遞到過熱檢測電路21時的溫度。過熱檢測電路21的閾值溫度根據半導體芯片30的規格而被適當設定。過熱檢測電路21將過熱檢測信號供給到驅動電路24 — 1、24 — 2。此外，過熱檢測電路21的輸出與焊盤22 - 5電連接。例如，在半導體芯片30的溫度超過了閾值的情況下，過熱檢測電路21將過熱檢測信號從低電平轉變成高電平。
[0035]過熱檢測電路21具備具有溫度特性的元件。作為具有溫度特性的元件，可以舉出例如二極管或電阻元件等。在過熱檢測電路21中使用了二極管(pn結二極管)的情況下，當在二極管流過一定電流時，根據自身的周圍溫度，正向電壓VF發生變化。因此，通過比較二極管的正向電壓VF和基準電壓，能夠進行過熱檢測。
[0036]過電流保護電路25 -1檢測在晶體管Trl流過的電流，并且判斷在晶體管Trl流過的電流是否超過了閾值電流。過電流保護電路25 -1的閾值電流根據半導體芯片30的規格而被適當設定。過電流保護電路25 -1將過電流檢測信號供給到驅動電路24 -10例如，在晶體管Trl流過的電流超過了閾值電流的情況下，過電流保護電路25 -1將過電流檢測信號從低電平轉變為高電平。過電流保護電路25 - 2進行晶體管Tr2的過電流保護。過電流保護電路25 — 2的構成與過電流保護電路25 — I相同。
[0037]驅動電路24 -1與焊盤22 — 2電連接。此外，驅動電路24 — I從過熱檢測電路21接收過熱檢測信號，從過電流保護電路25 -1接收過電流檢測信號。驅動電路24 -1基于輸入到焊盤22 — 2的控制信號來控制晶體管Trl的柵極電壓，從而控制晶體管Trl的導通/截止。此外，在過熱檢測信號以及/或過電