エッチングリードフレームを備えるカスコード接続された高電圧ＩＩＩ族窒化物整流器パッケージ
【課題】エッチングリードフレームを備えるカスコード接続された高電圧III族窒化物半導体パッケージのいくつかの典型的な実施形態を開示する。その一実施形態は、III族窒化物トランジスタのソースの上にスタックしたダイオードのアノードと、III族窒化物トランジスタのゲートおよびダイオードのアノードに結合した第１のリードフレームパドル部分およびIII族窒化物トランジスタのドレインに結合した第２のリードフレームパドル部分を形成するようにエッチングしたリードフレームとを有するIII族窒化物トランジスタからなる。これらリードフレームパドル部分は、パッケージを表面実装するのを可能にする。かくして、従来のワイヤーボンディングパッケージに比べて、縮小パッケージフットプリント、改善されたサージ電流耐性および高性能とを達成することができる。さらに、多重パッケージを一度に組み立て得るから、個別のパッケージ処理と外部供給部品を要求する従来の方法に比べて、高集積とコスト削減を達成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１１年５月４日に出願した「カスコード接続された高電圧GaN整流器のリードレスパッケージ」の米国仮特許出願第６１／４８２，３１４号の優先権の利益を主張する。この仮出願における開示を本出願に参照して完全に援用する。
【０００２】
本発明は、一般に半導体素子に関する。さらに具体的には、本発明は半導体素子のパッケージングに関する。
【背景技術】
【０００３】
高出力及び高性能な回路用途には、窒化ガリウム（GaN）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のようなIII族窒化物トランジスタが高効率及び高電圧動作のため多くの場合望ましい。特に、かかるIII族窒化物トランジスタをシリコンダイオードのような他の素子に結合して、カスコード接続された整流器のような高性能な整流器を生成することがしばしば好ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
不幸にも、III族窒化物トランジスタをシリコンダイオードに結合する従来のパッケージ集積技術は、かかるIII族窒化物トランジスタによって付与される利益を多くの場合なくしていた。例えば、従来のパッケージ設計では、端子接続に対しワイヤーボンディングが要求され、不所望に増大するパッケージ形状因子、製造コスト、寄生インダクタンス、抵抗及びパッケージの熱散逸要求をもたらす。ワイヤーボンディングの代わりに導電性のクリップを使用して高電圧用途に適した高性能のパッケージ端子を提供することが知られている一方、導電性のクリップを別々に形成、配置する要求は、多重パッケージをシングルパスで処理する可能性を排除し、これはストリームライン型組立、集積の増大および製造コストの減少に著しく望ましい。
【０００５】
それゆえ、カスコード接続されたIII族窒化物高電圧整流器を一体化するパッケージの効率的な製造を支持するためにユニークなコスト効率の良い解決方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
図面の少なくとも一つに示すか、および／またはそれに関連して説明され、より完全には請求の範囲に記載したようなエッチングリードフレームを備えるカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】IV族ダイオードに結合したIII族窒化物トランジスタの回路図である。
【図２Ａ】IV族ダイオードの正面図である。
【図２Ｂ】IV族ダイオードの背面図である。
【図２Ｃ】III族窒化物トランジスタの正面図である。
【図２Ｄ】III族窒化物トランジスタの背面図である。
【図２Ｅ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の上面図である。
【図２Ｆ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の断面図である。
【図２Ｇ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の上面図である。
【図２Ｈ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の断面図である。
【図２Ｉ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の断面図である。
【図２Ｊ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の上面図である。
【図２Ｋ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の断面図である。
【図２Ｌ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の底面図である。
【図２Ｍ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージの断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係るカスコード接続されたIII族窒化物整流器パッケージの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明はエッチングリードフレームを備えるカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージに指向するものである。以下の説明は、本発明の実施態様に関与する特定の情報を含む。当業者は、本発明が本出願に具体的に論述したものと異なる方法で実施し得ることを認識するであろう。さらに、本発明を曖昧にしないように、いくつかの本発明の具体的な詳細は議論されていない。本出願に記載されない具体的な詳細は、当業者の通常の知識の範囲内である。
【０００９】
本出願にかかる図面と、それに伴う詳細な説明は、単に本発明の例示的な実施形態に指向する。簡潔さを維持するために、本発明の他の実施形態は、本発明にかかる原理を使用するものの、本出願には具体的に記載されておらず、図面によっても具体的に示されない。
【００１０】
ここで用いる語句「III族窒化物またはIII−N」は、窒素と、Al、Ga、InおよびBを含む少なくとも一つのIII族元素とを含む化合物半導体を指し、限定しないがそのあらゆる合金、例えば窒化アルミニウムガリウム（AlxGa(1-x)N）、窒化インジウムガリウム（InyGa(1-x-y)N）、窒化アルミニウムインジウムガリウム（AlxInyGa(1-x-y)N）、ヒ化リン化窒化ガリウム（GaAsaPbN(1-a-b)）、ヒ化リン化窒化アルミニウムインジウムガリウム（AlxInyGa(1-x-y)AsaPbN(1-a-b)）などを含む。一般に、III族窒化物材料はまた、限定しないが、Ga極性、N極性、半極性または無極性の結晶方位を含むあらゆる極性も言及する。III族窒化物材料はまた、ウルツ鉱型、ジンクブレンデ型あるいは混成の結晶多形を含んでもよく、また単結晶、単結晶質、多結晶質または非結晶質構造を含んでもよい。
【００１１】
また、ここで用いる語句「IV族」は、Siと、GeおよびCを含む少なくとも一つのIV族元素を含む半導体を指し、SiGeおよびSiCなどの化合物半導体を含む。IV族はまた、第IV族元素の層からなる半導体材料または歪みシリコンや歪みIV族元素を生産するための第IV族元素のドーピングを指し、ＳＯＩ、ＳＩＭＯＸおよびＳＯＳ（サファイア上シリコン）などを含むIV族系の複合サブストレートを含む。
【００１２】
開示内容を本出願に完全に参照して援用した２０１１年３月２２日付け出願の「パッケージ内のダイオードにスタックされたIII族窒化物トランジスタ」米国特許出願第第１３／０５３，６４６号は、ダイオードのカソードがIII族窒化物トランジスタのソースに存在し、電気的に結合するようにIII族窒化物トランジスタの上面に重ねられたシリコンダイオードのようなダイオードを含む２端子スタックダイパッケージを教示する。パッケージの第１端子をIII族窒化物トランジスタのドレインに結合し、パッケージの第２端子をダイオードのアノードに結合する。
【００１３】
本出願は、高電圧（２００Ｖ〜１２００Ｖまたはそれ以上）用途に使用する２端子スタックダイパッケージを形成するのに必要な改良に対応し、開示する。さらに、本出願は、機械的支持用で表面実装を可能にするエッチングリードフレームの使用を説明することによりかかるパッケージの構造に対応し、開示するもので、高密度組み立て（ＨＤＡ）パッケージとしても既知である。
【００１４】
本出願は、スタックダイのワイヤーボンディングの無い表面実装性高電圧パッケージの物理配列を説明する。特に、IV族ダイオードをクワッドフラットのリード無し(QFN)パッケージ内のIII―N材料トランジスタの上にスタックする。素子のアノードとカソードとの間の高い電圧場差（２００Ｖ超）を調整するのに必要な改良は、アノードおよびカソード間の物理的離間隔を、例えば２．７５００ｍｍまたはそれ以上に拡張することを含む。
【００１５】
図１は、シリコンダイオードのようなIV族ダイオードに結合したIII族窒化物トランジスタの回路図を示す。本出願では、「シリコンダイオード」への言及は、簡潔さと便利さのためだけになされる。しかしながら、本発明のスタックダイパッケージの文脈における「IV族またはシリコンダイオード」は、非シリコン型のダイオード、すなわち一般にあらゆるダイオードに置き換わり得る。図１は、端子１１２ａおよび１１２ｂと、ノード１１４および１１６と、ダイオード１２０と、III族窒化物トランジスタ１３０とを含む。III族窒化物トランジスタ１３０は、例えば、窒化ガリウム（GaN）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、またはGaN高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を含んでもよく、より具体的には空乏モードGaNトランジスタを含んでも良い。ダイオード１２０はＰＮ接合ダイオードまたはショットキーダイオードのいずれかとすることができる。
【００１６】
図１に示した例では、ダイオード１２０のカソード１２１をノード１１４でIII族窒化物トランジスタ１３０のソース１３３に結合する。さらに、完全なカスコード接続されたスイッチが、III族窒化物トランジスタ１３０のゲート１３１をノード１１６でダイオード１２０のアノード１２２に結合することにより形成される。こうして、図１の回路は高性能のカスコード接続された整流器を実現する。しかしながら、別の実施形態では、回路が異なる構造のダイオード１２０をIII族窒化物トランジスタ１３０と共に含んでも良い。
【００１７】
III族窒化物トランジスタまたはIII族窒化物ＨＥＭＴを下記の文献で論述されたように形成するのが好ましく、これら文献すべてを完全に本出願に参照して援用する。
「ゲートとドレインとの間に低減した電界を有するエンハンスメントモードのIII族窒化物半導体素子」のタイトルで２０１０年６月２９日に発行された米国特許第７，７４５，８４９号、
「III族窒化物エンハンスメントモード素子」のタイトルで２０１０年７月２０日に発行された米国特許第７，７５９，６９９号、
「エンハンスメントモードのIII族窒化物ＦＥＴ」のタイトルで２００８年６月３日に発行された米国特許第７，３８２，００１号、
「上部トランジスタの超格子変性」のタイトルで２００６年９月２６日に発行された米国特許第７，１１２，８３０号、
「上部トランジスタの超格子変性」のタイトルで２００８年１１月２５日に発行された米国特許第７，４５６，４４２号、
「窒化ガリウム材料と関連する製造方法」のタイトルで２００８年３月４日に発行された米国特許第７，３３９，２０５号、
「障壁／スペーサ層を有するIII族窒化物系高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）」のタイトルで２００５年２月１日に発行された米国特許第６，８４９，８８２号、
「窒化ガリウム材料と方法」のタイトルで２００３年９月９日に発行された米国特許第６，６１７，０６０号、
「窒化ガリウム材料と方法」のタイトルで２００３年１１月１８日に発行された米国特許第６，６４９，２８７号、
「GaN/AlXGa1-XNヘテロ接合高電子移動度トランジスタ」のタイトルで１９９３年３月９日に発行された米国特許第５，１９２，９８７号、
「張力緩和中間層を備えたIII−V族半導体素子」のタイトルで２００９年１０月１４日に出願された米国特許出願第１２／５８７，９６４号、
「応力変調III−V族半導体素子と関連製法」のタイトルで２０１０年１２月２１日に出願された米国特許出願第１２／９２８，９４６号、
「寄生電流路を防ぐ交互高低温層を用いた超格子の製造方法」のタイトルで２００６年９月１３日に出願された米国特許出願第１１／５３１，５０８号、
「アルミニウムドープされたゲートを備えるプログラマブルIII族窒化物トランジスタ」のタイトルで２０１１年２月４日に出願された米国特許出願第１３／０２１，４３７号、
「単一ゲート誘電構造を備えるエンハンスメントモードのIII族窒化物トランジスタ」のタイトルで２０１１年１月３１日に出願された米国特許出願第１３／０１７，９７０号、
「ゲートAlGaN/GaNヘテロ接合ショットキー素子」のタイトルで２００９年１２月７日に出願された米国特許出願第１２／６５３，０９７号、
「フローティングゲートを備えたエンハンスメントモードのIII族窒化物素子と、その製造方法」のタイトルで２００８年８月２１日に出願された米国特許出願第１２／１９５，８０１号、
「ゲートとドレインとの間に低減した電界を備えるIII族窒化物半導体素子と、その製造方法」のタイトルで２００８年９月１６日に出願された米国特許出願第１２／２１１，１２０号、
「プログラマブルゲートを有するIII族窒化物パワー半導体素子」のタイトルで２００７年９月８日に出願された米国特許出願第１１／８５７，１１３号、
「III族窒化物ヘテロ接合素子、ＨＥＭＴ、関連する素子構造」のタイトルで２０１１年２月２８日に出願された米国特許仮出願第６１／４４７，４７９号、
「ゲートAlGaN/GaNヘテロ接合ショットキー素子」のタイトルで２０１１年３月３日に出願された米国特許仮出願第６１／４４９，０４６号。
また、III族窒化物ＦＥＴが高電圧III−N ＦＥＴであるのが望ましい。III−N ＦＥＴ １３０は、２００Ｖ〜５０００ＶのVdrainでの動作に最適化することができるか、またはＦＥＴ １３０は５００Ｖ〜７００Ｖの間、若しくは２００Ｖ〜５０００Ｖの間の任意他の下位範囲での動作に最適化してもよい。
【００１８】
図２Ａ〜図２Ｄに移ると、図２ＡはIV族ダイオードの正面図を示し、図２ＢはIV族ダイオードの背面図を示し、図２ＣはIII族窒化物トランジスタの正面図を示し、図２ＤはIII族窒化物トランジスタの背面図を示す。図２Ａ〜図２Ｄに関して、ダイオード２２０は図１のダイオード１２０に対応し、III族窒化物トランジスタ２３０は図1のIII族窒化物トランジスタ１３０に対応する。ある実施形態では、ダイオード２２０に対して約１ｍｍ×１ｍｍのダイサイズを好適とすることができる。別のある実施形態では、ダイオード２２０のダイサイズは、より大きいか、またはより小さくてもよい。図２Ａおよび２Ｂに示すように、シリコンダイオード２２０は上面にアノード２２２を、また反対側の底面にカソード２１２を備える。図２Ｃおよび２Ｄに示すように、III族窒化物トランジスタ２３０はゲート２３１と、ドレイン２３２と、ソース２３３を備える一方、底面または背面は不活性である。ある実施形態では、III族窒化物トランジスタ２３０に対して約３．２ｍｍ×２．７９５ｍｍのダイサイズを好適とすることができる。別のある実施形態では、III族窒化物トランジスタ２３０のダイサイズは、より大きいか、より小さくてもよい。
【００１９】
次に、図２E、２Gおよび２Jは、本発明の一実施形態に従うカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立体の上面図である。図２Ｆ，２Ｈ，２Ｉ，２Ｋおよび２Ｍは、対応する本発明の一実施形態に従うカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立体の上面図である。図２Ｌはまた、本発明の一実施形態に従うカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立体の完成品の底面図である。
【００２０】
図２Ｅから始めると、リードフレーム２１２の部分をフロントエッチングして、ダイオード２２０を受けるための空間を付与することができる。リードフレーム２１２は、例えば、銅または銅合金のリードフレームからなり、約０．４０００ｍｍの厚さを有することができる。フロントエッチングはまた、図２Ｉに関連して後述するように、III族窒化物トランジスタ２３０のゲート２３１へのさらなる接続用の台座２１３を残すことができる。ダイオード２２０のアノード２２２をリードフレーム２１２上にダイオード２２０のカソード２２１がその上面に到達できるように搭載することができる。かかる搭載に先立ち、はんだペーストまたははんだプリフォームのようなはんだをリードフレーム２１２に塗布しても良い。或いはまた、導電性接着剤や導電性テープのような他の材料をはんだの代替にすることができる。図２Ｆは、図２Ｅにおける線２Ｆ−２Ｆに対応する断面図で、ダイオード２２０およびリードフレーム２１２の上面が実質的に同一平面上にあることを示す。
【００２１】
簡単のために、これら図面は単一パッケージの組立体のみを示す。しかしながら、リードフレーム２１２は、図示した単一パッケージの部位を越えて延在しても良いことが分る。したがって、リードフレーム２１２は、多重パッケージを例えばストリップまたはグリッドで同時に組み立ておよび処理するのに提供することができる。
【００２２】
図２Ｅから図２Ｇでは、III族窒化物トランジスタ２３０をリードフレーム２１２の上面およびダイオード２２０の上面に配置する。従って、III族窒化物トランジスタ２３０の背面２４０は、図２Ｇの上面図から見える。図２Ｇにおける線２Ｈ−２Ｈに対応する断面図を図示する図２Ｈに示されるように、III族窒化物トランジスタ２３０は直接リードフレーム２１２およびダイオード２２０にあり、これにより機械的に支持される。より具体的には、III族窒化物トランジスタ２３０のドレイン２３２をリードフレーム２３２に結合し、III族窒化物トランジスタ２３０のソース２３３をダイオード２２０のカソード２２１に電気的かつ機械的に結合する。垂直に裏返した方位で図２Ｈを観察すると、ダイオード２２０のカソード２２１がIII族窒化物トランジスタ２３０のソース２３３の上面に直接スタックされることも説明できる。
【００２３】
図２Ｉは、図２Ｇにおける線２Ｉ−２Ｉに対応する断面図である。図２Ｉに示すように、III族窒化物トランジスタ２３０のゲート２３１を台座２１３によりリードフレーム２１２に接続しても良い。台座２１３は、熱散逸または電気的遮蔽への適用要求に応じてゲート２３１よりも小さいまたは大きいサイズとすることができる。例えば、より小さな台座２１３は大きな電気的遮蔽用の囲まれたはんだレジストパターンを提供することができる一方、より大きな台座２１３ははんだレジストパターンの欠乏による小さな電気的遮蔽に伴う大きな熱散逸を提供することができる。
【００２４】
III族窒化物トランジスタ２３０の配置に先立って、はんだまたは他の導電性材料をリードフレーム２１２と、III族窒化物トランジスタ２３０のゲート２３１、ソース２３３およびドレイン２３２への被着用ダイオード２２０とに塗布してもよい。III族窒化物トランジスタ２３０の配置後、リードフレームの全組立体を、例えばリフロー炉やコンベア炉で加熱して、あらかじめ堆積させたはんだをリフローすることができる。
【００２５】
図２Ｇから図２Ｊでは、モールド化合物２５０を塗布して、パッケージ全体を封入し、その上面を覆うことができる。図２Ｋは、図２Ｊにおける線２Ｋ−２Ｋに対応する断面図である。別の実施形態では、モールド化合物２５０は、図３に関連して後述するように、III族窒化物トランジスタ２３０の背面２４０を露出することができる。モールド化合物２５０は、例えばプラスチックエポキシ成形化合物からなり、空気腔設計またはプラスチック成形設計などを用いて塗布するこができる。
【００２６】
モールド化合物２５０の塗布後、リードフレーム２１２をバックエッチングし、リードフレーム２１２のエッチングされた部分はモールド化合物２５０に類似の材料からなる絶縁体２５２を充填することにより置き換えても良い。こうして、III族窒化物トランジスタ２３０、ダイオード２２０およびリードフレームパドル部分２１２ａおよび２１２ｂを含むパッケージ２１０の全ての構成材をモールド化合物２５０および絶縁体２５２によって封入したままとすることができる。図２Ｌにおける線２Ｍ−２Ｍに対応する断面図を図示する図２Ｍに示されるように、第１のリードフレームパドル部分２１２ｂおよび第２のリードフレームパドル部分２１２ａを含む２つの分離したリードフレームパドル部分をリードフレーム２１２から作ることができる。さらに、図２Ｌの底面図に示すように、リードフレームパドル部分２１２ａおよび２１２ｂは、表面実装を可能にするように表面を露出しても良く、また６００Ｖの高電圧動作を可能にするように少なくとも２．７５００ｍｍの距離だけ離してもよい。リードフレームパドル部分２１２ａおよび２１２ｂはまた、表面実装を容易にするために実質的に同一平面としてもよい。
【００２７】
リードフレーム２１２をリードフレームパドル部分２１２ａおよび２１２ｂにエッチングした結果、リードフレームパドル部分２１２ｂはIII族窒化物トランジスタ２３０のゲート２３１およびダイオード２２０のアノード２２２を機械的に支持し、これらに結合され、またリードフレームパドル部分２１２ａはIII族窒化物トランジスタ２３０のドレイン２３２を機械的に支持し、これに結合し得る。かくして、図１の回路図に示したカスコード接続された整流器は、図１の端子１１２ａに対応するリードフレームパドル部分２１２ａおよび図１の端子１１２ｂに対応するリードフレームパドル部分２１２ｂを備える。
【００２８】
次いで、図２Ｍのパッケージ２１０を公知の従来技術を用いてリードフレーム２１２から単体化することができる。こうして、図２Ｌに示すように、パッケージ２１０は、リードフレームパドル部分２１２ａおよび２１２ｂにより露出された表面を介してプリント回路基板やサブストレートのような支持体表面への表面実装の状態にある。
【００２９】
図３に移ると、図３は本発明の別の実施形態に従うカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージの断面図である。図３のパッケージ３１０と図２Ｍのパッケージ２１０とを比較すると、III族窒化物トランジスタ２３０の背面２４０がモールド化合物２５０を介して露出されるようにモールド化合物２５０を塗布することが観察できる。任意選択で、熱散逸を改善するために、ヒートシンクを裏面２４０に取り付けても良い。
【００３０】
図４に移ると、図４は本発明のさらに別の実施形態に従うカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージの断面図である。図４のパッケージ４１０と図３のパッケージ３１０とを比較すると、熱クリップ２５５をIII族窒化物トランジスタ２３０の背面２４０に結合し、またリードフレームパドル部分２１２ｂに接続することが観察できる。別の実施形態では、熱クリップ２５５をリードフレームパドル部分２１２ｂの代わりにリードフレームパドル部分２１２ａに接続しても良い。熱クリップ２５５は、あらゆる高導電性材料、例えば銅からなり、モールド化合物２５０の塗布に先んじてはんだまたは別の材料を用いて取り付けてもよい。このようにして、モールド化合物２５０で囲まれたIII族窒化物トランジスタ２３０を封入、保護しながら、改善された熱散逸をIII族窒化物トランジスタ２３０に付与することができる。図４に示すように、熱クリップ２５５の任意の追加は、若干大型のパッケージフットプリントを要求する場合がある。
【００３１】
こうして、エッチングリードフレームを備えるカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージと、かかるパッケージの製造方法が説明された。開示されたパッケージは、ワイヤーボンディング無しのリードレス設計を用いて小型パッケージ内にカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器を提供する。その結果、従来のワイヤーボンディングパッケージに比べて、パッケージフットプリントの縮減、サージ電流特性の改善およびより高性能を達成することができる。さらに、多重パッケージを一度に組み立てることができるため、個別パッケージ処理と外部供給部品とを要求する従来方法と比較すると、高集積度とコスト削減とを達成することができる。
【００３２】
上記の記述から、本発明の概念を実現するために、その範囲を逸脱することなく様々な技術を用い得ることは明らかである。さらに、本発明を特定の実施形態を特に参照して説明しているが、当業者であれば、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、形式上も詳細にも変更がなされることを認識するだろう。また、記述した実施形態はすべて、例として考慮するもので、限定的ではない。本発明はここで説明した特定の実施形態に制限されるのではなく、多くの変形、改良および置換が、本発明の範囲を逸脱することなく可能であると理解すべきである。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１１年５月４日に出願した「カスコード接続された高電圧GaN整流器のリードレスパッケージ」の米国仮特許出願第６１／４８２，３１４号の優先権の利益を主張する。この仮出願における開示を本出願に参照して完全に援用する。
【０００２】
本発明は、一般に半導体素子に関する。さらに具体的には、本発明は半導体素子のパッケージングに関する。
【背景技術】
【０００３】
高出力及び高性能な回路用途には、窒化ガリウム（GaN）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）のようなIII族窒化物トランジスタが高効率及び高電圧動作のため多くの場合望ましい。特に、かかるIII族窒化物トランジスタをシリコンダイオードのような他の素子に結合して、カスコード接続された整流器のような高性能な整流器を生成することがしばしば好ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
不幸にも、III族窒化物トランジスタをシリコンダイオードに結合する従来のパッケージ集積技術は、かかるIII族窒化物トランジスタによって付与される利益を多くの場合なくしていた。例えば、従来のパッケージ設計では、端子接続に対しワイヤーボンディングが要求され、不所望に増大するパッケージ形状因子、製造コスト、寄生インダクタンス、抵抗及びパッケージの熱散逸要求をもたらす。ワイヤーボンディングの代わりに導電性のクリップを使用して高電圧用途に適した高性能のパッケージ端子を提供することが知られている一方、導電性のクリップを別々に形成、配置する要求は、多重パッケージをシングルパスで処理する可能性を排除し、これはストリームライン型組立、集積の増大および製造コストの減少に著しく望ましい。
【０００５】
それゆえ、カスコード接続されたIII族窒化物高電圧整流器を一体化するパッケージの効率的な製造を支持するためにユニークなコスト効率の良い解決方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
図面の少なくとも一つに示すか、および／またはそれに関連して説明され、より完全には請求の範囲に記載したようなエッチングリードフレームを備えるカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】IV族ダイオードに結合したIII族窒化物トランジスタの回路図である。
【図２Ａ】IV族ダイオードの正面図である。
【図２Ｂ】IV族ダイオードの背面図である。
【図２Ｃ】III族窒化物トランジスタの正面図である。
【図２Ｄ】III族窒化物トランジスタの背面図である。
【図２Ｅ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の上面図である。
【図２Ｆ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の断面図である。
【図２Ｇ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の上面図である。
【図２Ｈ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の断面図である。
【図２Ｉ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の断面図である。
【図２Ｊ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の上面図である。
【図２Ｋ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の断面図である。
【図２Ｌ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の底面図である。
【図２Ｍ】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立品の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージの断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係るカスコード接続されたIII族窒化物整流器パッケージの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明はエッチングリードフレームを備えるカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージに指向するものである。以下の説明は、本発明の実施態様に関与する特定の情報を含む。当業者は、本発明が本出願に具体的に論述したものと異なる方法で実施し得ることを認識するであろう。さらに、本発明を曖昧にしないように、いくつかの本発明の具体的な詳細は議論されていない。本出願に記載されない具体的な詳細は、当業者の通常の知識の範囲内である。
【０００９】
本出願にかかる図面と、それに伴う詳細な説明は、単に本発明の例示的な実施形態に指向する。簡潔さを維持するために、本発明の他の実施形態は、本発明にかかる原理を使用するものの、本出願には具体的に記載されておらず、図面によっても具体的に示されない。
【００１０】
ここで用いる語句「III族窒化物またはIII−N」は、窒素と、Al、Ga、InおよびBを含む少なくとも一つのIII族元素とを含む化合物半導体を指し、限定しないがそのあらゆる合金、例えば窒化アルミニウムガリウム（AlxGa(1-x)N）、窒化インジウムガリウム（InyGa(1-x-y)N）、窒化アルミニウムインジウムガリウム（AlxInyGa(1-x-y)N）、ヒ化リン化窒化ガリウム（GaAsaPbN(1-a-b)）、ヒ化リン化窒化アルミニウムインジウムガリウム（AlxInyGa(1-x-y)AsaPbN(1-a-b)）などを含む。一般に、III族窒化物材料はまた、限定しないが、Ga極性、N極性、半極性または無極性の結晶方位を含むあらゆる極性も言及する。III族窒化物材料はまた、ウルツ鉱型、ジンクブレンデ型あるいは混成の結晶多形を含んでもよく、また単結晶、単結晶質、多結晶質または非結晶質構造を含んでもよい。
【００１１】
また、ここで用いる語句「IV族」は、Siと、GeおよびCを含む少なくとも一つのIV族元素を含む半導体を指し、SiGeおよびSiCなどの化合物半導体を含む。IV族はまた、第IV族元素の層からなる半導体材料または歪みシリコンや歪みIV族元素を生産するための第IV族元素のドーピングを指し、ＳＯＩ、ＳＩＭＯＸおよびＳＯＳ（サファイア上シリコン）などを含むIV族系の複合サブストレートを含む。
【００１２】
開示内容を本出願に完全に参照して援用した２０１１年３月２２日付け出願の「パッケージ内のダイオードにスタックされたIII族窒化物トランジスタ」米国特許出願第第１３／０５３，６４６号は、ダイオードのカソードがIII族窒化物トランジスタのソースに存在し、電気的に結合するようにIII族窒化物トランジスタの上面に重ねられたシリコンダイオードのようなダイオードを含む２端子スタックダイパッケージを教示する。パッケージの第１端子をIII族窒化物トランジスタのドレインに結合し、パッケージの第２端子をダイオードのアノードに結合する。
【００１３】
本出願は、高電圧（２００Ｖ〜１２００Ｖまたはそれ以上）用途に使用する２端子スタックダイパッケージを形成するのに必要な改良に対応し、開示する。さらに、本出願は、機械的支持用で表面実装を可能にするエッチングリードフレームの使用を説明することによりかかるパッケージの構造に対応し、開示するもので、高密度組み立て（ＨＤＡ）パッケージとしても既知である。
【００１４】
本出願は、スタックダイのワイヤーボンディングの無い表面実装性高電圧パッケージの物理配列を説明する。特に、IV族ダイオードをクワッドフラットのリード無し(QFN)パッケージ内のIII―N材料トランジスタの上にスタックする。素子のアノードとカソードとの間の高い電圧場差（２００Ｖ超）を調整するのに必要な改良は、アノードおよびカソード間の物理的離間隔を、例えば２．７５００ｍｍまたはそれ以上に拡張することを含む。
【００１５】
図１は、シリコンダイオードのようなIV族ダイオードに結合したIII族窒化物トランジスタの回路図を示す。本出願では、「シリコンダイオード」への言及は、簡潔さと便利さのためだけになされる。しかしながら、本発明のスタックダイパッケージの文脈における「IV族またはシリコンダイオード」は、非シリコン型のダイオード、すなわち一般にあらゆるダイオードに置き換わり得る。図１は、端子１１２ａおよび１１２ｂと、ノード１１４および１１６と、ダイオード１２０と、III族窒化物トランジスタ１３０とを含む。III族窒化物トランジスタ１３０は、例えば、窒化ガリウム（GaN）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、またはGaN高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を含んでもよく、より具体的には空乏モードGaNトランジスタを含んでも良い。ダイオード１２０はＰＮ接合ダイオードまたはショットキーダイオードのいずれかとすることができる。
【００１６】
図１に示した例では、ダイオード１２０のカソード１２１をノード１１４でIII族窒化物トランジスタ１３０のソース１３３に結合する。さらに、完全なカスコード接続されたスイッチが、III族窒化物トランジスタ１３０のゲート１３１をノード１１６でダイオード１２０のアノード１２２に結合することにより形成される。こうして、図１の回路は高性能のカスコード接続された整流器を実現する。しかしながら、別の実施形態では、回路が異なる構造のダイオード１２０をIII族窒化物トランジスタ１３０と共に含んでも良い。
【００１７】
III族窒化物トランジスタまたはIII族窒化物ＨＥＭＴを下記の文献で論述されたように形成するのが好ましく、これら文献すべてを完全に本出願に参照して援用する。
「ゲートとドレインとの間に低減した電界を有するエンハンスメントモードのIII族窒化物半導体素子」のタイトルで２０１０年６月２９日に発行された米国特許第７，７４５，８４９号、
「III族窒化物エンハンスメントモード素子」のタイトルで２０１０年７月２０日に発行された米国特許第７，７５９，６９９号、
「エンハンスメントモードのIII族窒化物ＦＥＴ」のタイトルで２００８年６月３日に発行された米国特許第７，３８２，００１号、
「上部トランジスタの超格子変性」のタイトルで２００６年９月２６日に発行された米国特許第７，１１２，８３０号、
「上部トランジスタの超格子変性」のタイトルで２００８年１１月２５日に発行された米国特許第７，４５６，４４２号、
「窒化ガリウム材料と関連する製造方法」のタイトルで２００８年３月４日に発行された米国特許第７，３３９，２０５号、
「障壁／スペーサ層を有するIII族窒化物系高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）」のタイトルで２００５年２月１日に発行された米国特許第６，８４９，８８２号、
「窒化ガリウム材料と方法」のタイトルで２００３年９月９日に発行された米国特許第６，６１７，０６０号、
「窒化ガリウム材料と方法」のタイトルで２００３年１１月１８日に発行された米国特許第６，６４９，２８７号、
「GaN/AlXGa1-XNヘテロ接合高電子移動度トランジスタ」のタイトルで１９９３年３月９日に発行された米国特許第５，１９２，９８７号、
「張力緩和中間層を備えたIII−V族半導体素子」のタイトルで２００９年１０月１４日に出願された米国特許出願第１２／５８７，９６４号、
「応力変調III−V族半導体素子と関連製法」のタイトルで２０１０年１２月２１日に出願された米国特許出願第１２／９２８，９４６号、
「寄生電流路を防ぐ交互高低温層を用いた超格子の製造方法」のタイトルで２００６年９月１３日に出願された米国特許出願第１１／５３１，５０８号、
「アルミニウムドープされたゲートを備えるプログラマブルIII族窒化物トランジスタ」のタイトルで２０１１年２月４日に出願された米国特許出願第１３／０２１，４３７号、
「単一ゲート誘電構造を備えるエンハンスメントモードのIII族窒化物トランジスタ」のタイトルで２０１１年１月３１日に出願された米国特許出願第１３／０１７，９７０号、
「ゲートAlGaN/GaNヘテロ接合ショットキー素子」のタイトルで２００９年１２月７日に出願された米国特許出願第１２／６５３，０９７号、
「フローティングゲートを備えたエンハンスメントモードのIII族窒化物素子と、その製造方法」のタイトルで２００８年８月２１日に出願された米国特許出願第１２／１９５，８０１号、
「ゲートとドレインとの間に低減した電界を備えるIII族窒化物半導体素子と、その製造方法」のタイトルで２００８年９月１６日に出願された米国特許出願第１２／２１１，１２０号、
「プログラマブルゲートを有するIII族窒化物パワー半導体素子」のタイトルで２００７年９月８日に出願された米国特許出願第１１／８５７，１１３号、
「III族窒化物ヘテロ接合素子、ＨＥＭＴ、関連する素子構造」のタイトルで２０１１年２月２８日に出願された米国特許仮出願第６１／４４７，４７９号、
「ゲートAlGaN/GaNヘテロ接合ショットキー素子」のタイトルで２０１１年３月３日に出願された米国特許仮出願第６１／４４９，０４６号。
また、III族窒化物ＦＥＴが高電圧III−N ＦＥＴであるのが望ましい。III−N ＦＥＴ １３０は、２００Ｖ〜５０００ＶのVdrainでの動作に最適化することができるか、またはＦＥＴ １３０は５００Ｖ〜７００Ｖの間、若しくは２００Ｖ〜５０００Ｖの間の任意他の下位範囲での動作に最適化してもよい。
【００１８】
図２Ａ〜図２Ｄに移ると、図２ＡはIV族ダイオードの正面図を示し、図２ＢはIV族ダイオードの背面図を示し、図２ＣはIII族窒化物トランジスタの正面図を示し、図２ＤはIII族窒化物トランジスタの背面図を示す。図２Ａ〜図２Ｄに関して、ダイオード２２０は図１のダイオード１２０に対応し、III族窒化物トランジスタ２３０は図1のIII族窒化物トランジスタ１３０に対応する。ある実施形態では、ダイオード２２０に対して約１ｍｍ×１ｍｍのダイサイズを好適とすることができる。別のある実施形態では、ダイオード２２０のダイサイズは、より大きいか、またはより小さくてもよい。図２Ａおよび２Ｂに示すように、シリコンダイオード２２０は上面にアノード２２２を、また反対側の底面にカソード２１２を備える。図２Ｃおよび２Ｄに示すように、III族窒化物トランジスタ２３０はゲート２３１と、ドレイン２３２と、ソース２３３を備える一方、底面または背面は不活性である。ある実施形態では、III族窒化物トランジスタ２３０に対して約３．２ｍｍ×２．７９５ｍｍのダイサイズを好適とすることができる。別のある実施形態では、III族窒化物トランジスタ２３０のダイサイズは、より大きいか、より小さくてもよい。
【００１９】
次に、図２E、２Gおよび２Jは、本発明の一実施形態に従うカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立体の上面図である。図２Ｆ，２Ｈ，２Ｉ，２Ｋおよび２Ｍは、対応する本発明の一実施形態に従うカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立体の上面図である。図２Ｌはまた、本発明の一実施形態に従うカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージ組立体の完成品の底面図である。
【００２０】
図２Ｅから始めると、リードフレーム２１２の部分をフロントエッチングして、ダイオード２２０を受けるための空間を付与することができる。リードフレーム２１２は、例えば、銅または銅合金のリードフレームからなり、約０．４０００ｍｍの厚さを有することができる。フロントエッチングはまた、図２Ｉに関連して後述するように、III族窒化物トランジスタ２３０のゲート２３１へのさらなる接続用の台座２１３を残すことができる。ダイオード２２０のアノード２２２をリードフレーム２１２上にダイオード２２０のカソード２２１がその上面に到達できるように搭載することができる。かかる搭載に先立ち、はんだペーストまたははんだプリフォームのようなはんだをリードフレーム２１２に塗布しても良い。或いはまた、導電性接着剤や導電性テープのような他の材料をはんだの代替にすることができる。図２Ｆは、図２Ｅにおける線２Ｆ−２Ｆに対応する断面図で、ダイオード２２０およびリードフレーム２１２の上面が実質的に同一平面上にあることを示す。
【００２１】
簡単のために、これら図面は単一パッケージの組立体のみを示す。しかしながら、リードフレーム２１２は、図示した単一パッケージの部位を越えて延在しても良いことが分る。したがって、リードフレーム２１２は、多重パッケージを例えばストリップまたはグリッドで同時に組み立ておよび処理するのに提供することができる。
【００２２】
図２Ｅから図２Ｇでは、III族窒化物トランジスタ２３０をリードフレーム２１２の上面およびダイオード２２０の上面に配置する。従って、III族窒化物トランジスタ２３０の背面２４０は、図２Ｇの上面図から見える。図２Ｇにおける線２Ｈ−２Ｈに対応する断面図を図示する図２Ｈに示されるように、III族窒化物トランジスタ２３０は直接リードフレーム２１２およびダイオード２２０にあり、これにより機械的に支持される。より具体的には、III族窒化物トランジスタ２３０のドレイン２３２をリードフレーム２３２に結合し、III族窒化物トランジスタ２３０のソース２３３をダイオード２２０のカソード２２１に電気的かつ機械的に結合する。垂直に裏返した方位で図２Ｈを観察すると、ダイオード２２０のカソード２２１がIII族窒化物トランジスタ２３０のソース２３３の上面に直接スタックされることも説明できる。
【００２３】
図２Ｉは、図２Ｇにおける線２Ｉ−２Ｉに対応する断面図である。図２Ｉに示すように、III族窒化物トランジスタ２３０のゲート２３１を台座２１３によりリードフレーム２１２に接続しても良い。台座２１３は、熱散逸または電気的遮蔽への適用要求に応じてゲート２３１よりも小さいまたは大きいサイズとすることができる。例えば、より小さな台座２１３は大きな電気的遮蔽用の囲まれたはんだレジストパターンを提供することができる一方、より大きな台座２１３ははんだレジストパターンの欠乏による小さな電気的遮蔽に伴う大きな熱散逸を提供することができる。
【００２４】
III族窒化物トランジスタ２３０の配置に先立って、はんだまたは他の導電性材料をリードフレーム２１２と、III族窒化物トランジスタ２３０のゲート２３１、ソース２３３およびドレイン２３２への被着用ダイオード２２０とに塗布してもよい。III族窒化物トランジスタ２３０の配置後、リードフレームの全組立体を、例えばリフロー炉やコンベア炉で加熱して、あらかじめ堆積させたはんだをリフローすることができる。
【００２５】
図２Ｇから図２Ｊでは、モールド化合物２５０を塗布して、パッケージ全体を封入し、その上面を覆うことができる。図２Ｋは、図２Ｊにおける線２Ｋ−２Ｋに対応する断面図である。別の実施形態では、モールド化合物２５０は、図３に関連して後述するように、III族窒化物トランジスタ２３０の背面２４０を露出することができる。モールド化合物２５０は、例えばプラスチックエポキシ成形化合物からなり、空気腔設計またはプラスチック成形設計などを用いて塗布するこができる。
【００２６】
モールド化合物２５０の塗布後、リードフレーム２１２をバックエッチングし、リードフレーム２１２のエッチングされた部分はモールド化合物２５０に類似の材料からなる絶縁体２５２を充填することにより置き換えても良い。こうして、III族窒化物トランジスタ２３０、ダイオード２２０およびリードフレームパドル部分２１２ａおよび２１２ｂを含むパッケージ２１０の全ての構成材をモールド化合物２５０および絶縁体２５２によって封入したままとすることができる。図２Ｌにおける線２Ｍ−２Ｍに対応する断面図を図示する図２Ｍに示されるように、第１のリードフレームパドル部分２１２ｂおよび第２のリードフレームパドル部分２１２ａを含む２つの分離したリードフレームパドル部分をリードフレーム２１２から作ることができる。さらに、図２Ｌの底面図に示すように、リードフレームパドル部分２１２ａおよび２１２ｂは、表面実装を可能にするように表面を露出しても良く、また６００Ｖの高電圧動作を可能にするように少なくとも２．７５００ｍｍの距離だけ離してもよい。リードフレームパドル部分２１２ａおよび２１２ｂはまた、表面実装を容易にするために実質的に同一平面としてもよい。
【００２７】
リードフレーム２１２をリードフレームパドル部分２１２ａおよび２１２ｂにエッチングした結果、リードフレームパドル部分２１２ｂはIII族窒化物トランジスタ２３０のゲート２３１およびダイオード２２０のアノード２２２を機械的に支持し、これらに結合され、またリードフレームパドル部分２１２ａはIII族窒化物トランジスタ２３０のドレイン２３２を機械的に支持し、これに結合し得る。かくして、図１の回路図に示したカスコード接続された整流器は、図１の端子１１２ａに対応するリードフレームパドル部分２１２ａおよび図１の端子１１２ｂに対応するリードフレームパドル部分２１２ｂを備える。
【００２８】
次いで、図２Ｍのパッケージ２１０を公知の従来技術を用いてリードフレーム２１２から単体化することができる。こうして、図２Ｌに示すように、パッケージ２１０は、リードフレームパドル部分２１２ａおよび２１２ｂにより露出された表面を介してプリント回路基板やサブストレートのような支持体表面への表面実装の状態にある。
【００２９】
図３に移ると、図３は本発明の別の実施形態に従うカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージの断面図である。図３のパッケージ３１０と図２Ｍのパッケージ２１０とを比較すると、III族窒化物トランジスタ２３０の背面２４０がモールド化合物２５０を介して露出されるようにモールド化合物２５０を塗布することが観察できる。任意選択で、熱散逸を改善するために、ヒートシンクを裏面２４０に取り付けても良い。
【００３０】
図４に移ると、図４は本発明のさらに別の実施形態に従うカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージの断面図である。図４のパッケージ４１０と図３のパッケージ３１０とを比較すると、熱クリップ２５５をIII族窒化物トランジスタ２３０の背面２４０に結合し、またリードフレームパドル部分２１２ｂに接続することが観察できる。別の実施形態では、熱クリップ２５５をリードフレームパドル部分２１２ｂの代わりにリードフレームパドル部分２１２ａに接続しても良い。熱クリップ２５５は、あらゆる高導電性材料、例えば銅からなり、モールド化合物２５０の塗布に先んじてはんだまたは別の材料を用いて取り付けてもよい。このようにして、モールド化合物２５０で囲まれたIII族窒化物トランジスタ２３０を封入、保護しながら、改善された熱散逸をIII族窒化物トランジスタ２３０に付与することができる。図４に示すように、熱クリップ２５５の任意の追加は、若干大型のパッケージフットプリントを要求する場合がある。
【００３１】
こうして、エッチングリードフレームを備えるカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器パッケージと、かかるパッケージの製造方法が説明された。開示されたパッケージは、ワイヤーボンディング無しのリードレス設計を用いて小型パッケージ内にカスコード接続された高電圧III族窒化物整流器を提供する。その結果、従来のワイヤーボンディングパッケージに比べて、パッケージフットプリントの縮減、サージ電流特性の改善およびより高性能を達成することができる。さらに、多重パッケージを一度に組み立てることができるため、個別パッケージ処理と外部供給部品とを要求する従来方法と比較すると、高集積度とコスト削減とを達成することができる。
【００３２】
上記の記述から、本発明の概念を実現するために、その範囲を逸脱することなく様々な技術を用い得ることは明らかである。さらに、本発明を特定の実施形態を特に参照して説明しているが、当業者であれば、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、形式上も詳細にも変更がなされることを認識するだろう。また、記述した実施形態はすべて、例として考慮するもので、限定的ではない。本発明はここで説明した特定の実施形態に制限されるのではなく、多くの変形、改良および置換が、本発明の範囲を逸脱することなく可能であると理解すべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート、ソースおよびドレインを有するIII族窒化物トランジスタと、
アノードおよびカソードを有するダイオードであって、該カソードが前記ソースに機械的かつ電気的に結合するように前記III族窒化物トランジスタの上にスタックされたダイオードと、
前記III族窒化物トランジスタのゲートおよび前記ダイオードのアノードを支持、接続された第１のリードフレームパドル部分と、前記III族窒化物トランジスタのドレインを支持、接続された第２のリードフレームパドル部分トを含むエッチングリードフレームとを備え、
前記第１および第２のリードフレームパドル部分が高電圧半導体パッケージを表面実装するのを可能にすることを特徴とするワイヤーボンディングの無い表面実装性の高電圧半導体パッケージ。
【請求項２】
前記第１および第２のリードフレームパドル部分が実質的に同一平面上にある請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項３】
前記III族窒化物トランジスタと、ダイオードと、第１および第２のリードフレームパドル部分とを含む高電圧半導体パッケージを封入するモールド化合物をさらに備える請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項４】
前記III族窒化物トランジスタの背面を露出しながら前記高電圧半導体パッケージを封入するモールド化合物をさらに備える請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項５】
前記III族窒化物トランジスタの背面と第１のリードフレームパドル部分に接続した熱クリップをさらに備える請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項６】
前記III族窒化物トランジスタの背面と第２のリードフレームパドル部分に接続した熱クリップをさらに備える請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項７】
前記第１のリードフレームパドル部分を台座によって前記III族窒化物トランジスタのゲートに接続する請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項８】
前記III族窒化物トランジスタの背面に取り付けたヒートシンクをさらに備える請求項４に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項９】
前記ダイオードがショットキーダイオードである請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項１０】
前記III族窒化物トランジスタがGaN ＦＥＴである請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項１１】
前記III族窒化物トランジスタがGaN ＨＥＭＴである請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項１２】
エッチングリードフレーム上にカソードおよびアノードを有するダイオードを搭載する工程と、
前記リードフレームおよびダイオードの上にゲート、ソースおよびドレインを有するIII族窒化物トランジスタを置き、該III族窒化物トランジスタのゲートを前記ダイオードのカソードに結合する工程と、
モールド化合物を塗布して前記III族窒化物トランジスタ、ダイオードおよびリードフレームを封入する工程と、
前記III族窒化物トランジスタのゲートおよび前記ダイオードのアノードを支持、接続する第１のリードフレームパドル部分と、前記III族窒化物トランジスタのドレインを支持、接続する第２のリードフレームパドル部分とを形成する工程とを備え、該第１および第２のリードフレームパドル部分が高電圧半導体パッケージを表面実装するのを可能にするを形成することを特徴とするワイヤーボンディングの無い表面実装性の高電圧半導体パッケージを製造する方法。
【請求項１３】
前記第１および第２のリードフレームパドル部分が実質的に同一平面上にある請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記モールド化合物の塗布工程が、前記III族窒化物トランジスタの背面を露出する請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記III族窒化物トランジスタの背面および前記リードフレームの第１のリードフレームパドル部分に熱クリップを接続する工程をさらに備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記エッチングリードフレームが、前記第１のリードフレームパドル部分を前記III族窒化物トランジスタのゲートに接続する台座を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記III族窒化物トランジスタの背面にヒートシンクを貼り付ける工程をさらに備える請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記ダイオードがショットキーダイオードである請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記III族窒化物トランジスタがGaN ＦＥＴである請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記III族窒化物トランジスタがGaN ＨＥＭＴである請求項１２に記載の方法。
【請求項１】
ゲート、ソースおよびドレインを有するIII族窒化物トランジスタと、
アノードおよびカソードを有するダイオードであって、該カソードが前記ソースに機械的かつ電気的に結合するように前記III族窒化物トランジスタの上にスタックされたダイオードと、
前記III族窒化物トランジスタのゲートおよび前記ダイオードのアノードを支持、接続された第１のリードフレームパドル部分と、前記III族窒化物トランジスタのドレインを支持、接続された第２のリードフレームパドル部分トを含むエッチングリードフレームとを備え、
前記第１および第２のリードフレームパドル部分が高電圧半導体パッケージを表面実装するのを可能にすることを特徴とするワイヤーボンディングの無い表面実装性の高電圧半導体パッケージ。
【請求項２】
前記第１および第２のリードフレームパドル部分が実質的に同一平面上にある請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項３】
前記III族窒化物トランジスタと、ダイオードと、第１および第２のリードフレームパドル部分とを含む高電圧半導体パッケージを封入するモールド化合物をさらに備える請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項４】
前記III族窒化物トランジスタの背面を露出しながら前記高電圧半導体パッケージを封入するモールド化合物をさらに備える請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項５】
前記III族窒化物トランジスタの背面と第１のリードフレームパドル部分に接続した熱クリップをさらに備える請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項６】
前記III族窒化物トランジスタの背面と第２のリードフレームパドル部分に接続した熱クリップをさらに備える請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項７】
前記第１のリードフレームパドル部分を台座によって前記III族窒化物トランジスタのゲートに接続する請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項８】
前記III族窒化物トランジスタの背面に取り付けたヒートシンクをさらに備える請求項４に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項９】
前記ダイオードがショットキーダイオードである請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項１０】
前記III族窒化物トランジスタがGaN ＦＥＴである請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項１１】
前記III族窒化物トランジスタがGaN ＨＥＭＴである請求項１に記載の高電圧半導体パッケージ。
【請求項１２】
エッチングリードフレーム上にカソードおよびアノードを有するダイオードを搭載する工程と、
前記リードフレームおよびダイオードの上にゲート、ソースおよびドレインを有するIII族窒化物トランジスタを置き、該III族窒化物トランジスタのゲートを前記ダイオードのカソードに結合する工程と、
モールド化合物を塗布して前記III族窒化物トランジスタ、ダイオードおよびリードフレームを封入する工程と、
前記III族窒化物トランジスタのゲートおよび前記ダイオードのアノードを支持、接続する第１のリードフレームパドル部分と、前記III族窒化物トランジスタのドレインを支持、接続する第２のリードフレームパドル部分とを形成する工程とを備え、該第１および第２のリードフレームパドル部分が高電圧半導体パッケージを表面実装するのを可能にするを形成することを特徴とするワイヤーボンディングの無い表面実装性の高電圧半導体パッケージを製造する方法。
【請求項１３】
前記第１および第２のリードフレームパドル部分が実質的に同一平面上にある請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記モールド化合物の塗布工程が、前記III族窒化物トランジスタの背面を露出する請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記III族窒化物トランジスタの背面および前記リードフレームの第１のリードフレームパドル部分に熱クリップを接続する工程をさらに備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記エッチングリードフレームが、前記第１のリードフレームパドル部分を前記III族窒化物トランジスタのゲートに接続する台座を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記III族窒化物トランジスタの背面にヒートシンクを貼り付ける工程をさらに備える請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記ダイオードがショットキーダイオードである請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記III族窒化物トランジスタがGaN ＦＥＴである請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記III族窒化物トランジスタがGaN ＨＥＭＴである請求項１２に記載の方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図２Ｇ】
【図２Ｈ】
【図２Ｉ】
【図２Ｊ】
【図２Ｋ】
【図２Ｌ】
【図２Ｍ】
【図３】
【図４】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図２Ｇ】
【図２Ｈ】
【図２Ｉ】
【図２Ｊ】
【図２Ｋ】
【図２Ｌ】
【図２Ｍ】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２３５０９９（Ｐ２０１２−２３５０９９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−９４１２１（Ｐ２０１２−９４１２１）
【出願日】平成２４年４月１７日（２０１２．４．１７）
【出願人】（５９７１６１１１５）インターナショナル レクティフィアー コーポレイション (71)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−９４１２１（Ｐ２０１２−９４１２１）
【出願日】平成２４年４月１７日（２０１２．４．１７）
【出願人】（５９７１６１１１５）インターナショナル レクティフィアー コーポレイション (71)
【Ｆターム（参考）】
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