JP2007227893A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】生産性及び歩留まりを向上させることができると共に、電気的動作性能及び信頼性が高い半導体装置を得ることができる半導体装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】半導体装置１は、半導体チップ３と、その半導体チップ３上に形成されリードフレーム４と電気的に接続されるソース電極３ａ、ゲート電極３ｂとを有する。電極３ａを、リードフレーム４の端部に形成された薄膜形状の接続部４ａとレーザ溶接することで、リードフレーム４と電気的に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップと、その半導体チップ上に形成され外部リードと電気的に接続される電極とを有する半導体装置の製造方法に関し、特に、大きな電流を流すことが可能な半導体装置の製造方法に関する。
例えば、携帯機器、パソコン、デジタルＡＶ機器などの民生機器における電源用途や、車のモータを駆動する用途として使用されるＭＯＳＦＥＴは、５乃至２００Ａ程度の大きな電流を流す。このため、配線材は、太く大きな材料が必要となる。例えば、ＭＯＳＦＥＴのソース電極には、大きな電流を取り出すため、例えば１００〜５００μｍの大径のワイヤを複数本接続するなどの方法がとられる。
しかしながら、ボンディングワイヤを超音波接合（超音波ボンディング）又は熱圧着によりソース電極に接続すると、接続にはワイヤ断面積の１．５乃至３倍程度の接合面積を必要とする。しかし、ソース電極やゲート電極の面積は限られ小さな面積であり、よってワイヤ断面積の制約を受ける。また接合強度を得るために加圧力を大きくする必要があり、その機械的衝撃により歩留まりが低下する問題が生じる（例えば特許文献１参照）。
これに対し、特許文献１に記載の半導体装置においては、板状の電気経路部材を超音波により接合することで、接合強度を高め、歩留まりの向上を図っている。図８及び図９は、それぞれ特許文献１に記載の半導体装置（ＳＯＰ（Small out-line package）−８パッケージ）の概観、並びにそのＩＸＡ−ＩＸＡ線、ＩＸＢ−ＩＸＢ線における断面を示す図である。
ＭＯＳＦＥＴ１０１は、図８に示すように、その全体の殆どを例えばエポキシ系樹脂などからなる封止樹脂（モールド樹脂）１０２によって固められて、覆われている。そして、８本のリード１０３を有しており、各リード１０３の一端部は、モールド樹脂１０２の外側に露出されている。
図９（ａ）に示すように、モールド樹脂１０２内には、半導体素子（半導体チップ）１０５が収納され、上面側にはソース電極（ソースパット）１０４ｓ及びゲート電極（ゲートパット）１０４ｇが設けられている。また下面側の端面において、図示しないドレイン電極（ドレインパット）が形成されている。
そして、８本のリード１０３の端子うちの片側半分の４本の端子は、モールド樹脂１０２の内側において４本１組に一体化されている。この４本の端子は、上記ドレインパットに電気的に接続するように設けられたリード１０３のドレイン側端子１０３ｄとされる。また、８本のリード１０３の端子のうちの残り４本のリード１０３の端子は、図９（ａ）に示すように、モールド樹脂１０２の内側において、半導体素子１０５に直接接触しないよう、かつドレイン側端子１０３ｄ及びドレイン側ポスト部１０７ｄを含めたリード１０３両方から、電気的に切り離されて設けられている。そして当該残り４本のリード１０３の端子は、それらのうちの３本が１組に一体化されて形成されて、残りの１本は、それら３本１組のリード１０３の端子から電気的に切り離されて形成されている。
そして、３本１組のリード１０３の端子は、電流経路部材１０６によって、半導体素子１０５のソース電極１０４ｓに電気的に接続され、リード１０３のソース側端子１０３ｓとされる。また、残りの１本のリード１０３の端子は、１本のボンディングワイヤ１０８によって、半導体素子１０５のゲート電極１０４ｇに電気的に接続され、リード１０３のゲート側端子１０３ｇとされる。
電流経路部材１０６は、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、その一端側に形成された電極側接続部分１０６ａが、ソース電極１０４ｓに面接触し、他端側に形成されたリード側接続部分１０６ｂが、ソース側ポスト部１０７ｓに面接触している。この電流経路部材１０６は、ソース電極１０４ｓ及びリード１０３の各ソース側端子１０３ｓのソース側ポスト部１０７ｓの両方に、それぞれ直接接触するように、超音波接合によって同時に接続されている。
電気経路部材１０６により、特許文献１に記載の半導体装置１０１は、半導体素子１０５のソース電極１０４ｓとリード１０３の各ソース側端子１０３ｓのソース側ポスト部１０７ｓとの間を流れる電流の流路断面積を、従来のＭＯＳＦＥＴが有する複数本のボンディングワイヤを流れる電流の流路断面積の合計に比べて大幅に拡大することができる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ１０１は、そのソース電極１０４ｓとリード１０３との間における抵抗値を従来のＭＯＳＦＥＴに比べて大幅に下げることができる。
ところで、超音波接合とは異なる接合技術として、レーザを使用したレーザボンディングの技術がある（例えば特許文献２参照）。また、特許文献３には、超音波及びレーザの双方を利用した接合技術が開示されている。
特開２００２−３１３８５１号公報 特開平１−３１０５４７号公報 特開平６−２４４２３０号公報
しかしながら、特許文献１及び特許文献３に記載の超音波接合方式では、機械的な接合のため、製品にダメージを与えると共に、加熱するためワイヤ（接続材）や電極が酸化してしまう。
接合プロセスは例えば３００℃程度の温度で実施される場合があり、これにより金属に酸化膜が形成される。また、配線材などの金属の融点が８００〜１１００℃であるのに対し、接合プロセスにおける温度が低い。したがって、配線材に形成される酸化膜を破るため、及び電極と配線材との接合プロセスにおける低い温度をカバーして接合させるためには機械的なエネルギを必要とする。この場合、酸化膜を破り、新生面を表出させるために機械的な振動を与えることになるが、この機械的な振動はチップにダメージを与える。特に、ＭＯＳＦＥＴの場合、パッドの下にアクティブセルがあるため、超音波の振動によって、パッド下にダメージが伝わり、製品が破壊される危険がある。また、機械的な接触によって、合金形成をするため、金属の種類によっては接合が困難な場合がある。
更に、レーザボンディングする方法においても、電極下の下地にダメージを与えるという問題がある。上述したように、ＭＯＳＦＥＴに大電流を流すためには、抵抗を小さくするために１００〜５００μｍ又はそれ以上の大径のワイヤが使用される。すなわち、厚みが１００〜５００μｍであることに相当する。これに対し、接続先の電極の厚みは特許文献１に記載されているように例えば２〜６μｍ程度である。このように厚みが異なる部材をレーザ溶接するにはレーザ強度の調節が極めて困難であり、レーザ溶接によりボンディングすることは不可能である。すなわち、レーザ強度を強くしてワイヤを溶解すると下地が破壊し、レーザ強度を弱くすると接続できない又は所望の接続強度が得られない。
本発明にかかる半導体装置の製造方法は、半導体チップと、その半導体チップ上に形成され外部リードと電気的に接続される電極とを有する半導体装置の製造方法であって、前記外部リードに電気的に接続され、その一部又は全部が薄膜形状とされた接続領域を有する接続部の当該接続領域と前記電極とをレーザ溶接により溶接するものである。
本発明においては、半導体チップと外部リードとを、接続部を介してレーザ溶接する。この際、接続部の一部又は全部に形成された薄膜形状の接続領域を使用することで、通常、接続部より遥かに厚みが小さい電極とのレーザ溶接が可能となり、機械的振動を与えることなく、電気的な接続が可能となる。
本発明によれば、生産性及び歩留まりを向上させることができると共に、電気的動作性能及び信頼性が高い半導体装置を得ることができる半導体装置の製造方法を提供することができる。
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、本発明を、例えば、多数のＭＯＳＦＥＴが集合して１つのＭＯＳＦＥＴを構成するなどし、携帯電話、モータ、などの電源スイッチ用途など、大電流を流すための半導体装置に適用したものである。トランジスタ１つであれば通常０．１Ａ程度の電流であるのに対し、このようなトランジスタは、５〜２００Ａの電流を流すことができ、各種民生機器の電源用乃至自動車のエンジンのモータ駆動用などに使用することができる。
図１（ａ）は、本実施の形態にかかる半導体装置の斜視図、図１（ｂ）及び図１（ｃ）は、図１に示すＩＢ−ＩＢ線における断面図である。図１（ａ）、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、半導体装置１は、リードフレームに形成されたダイパッド（アイランド）２と、ダイパッド２上にマウントされた半導体チップ（ダイ）３と、半導体チップ３と電気的に接続されるリードフレーム４とを有する。なお、通常、これらはリードフレーム４の片端（アウターリード（外部リード）４ｂ）を除く全体が例えばエポキシ樹脂などからなるモールド樹脂により覆われパッケージ化される。
リードフレーム４は、半導体チップ３を搭載する部位（ダイパッド、及び内部リード）とパッケージの外側に露出し基盤にはんだ付けされる部分（外部リード）とを有する。各部位は、要求される機能が異なるため、ダイパッドや内部リードは、例えばニッケルめっき又はめっきナシ、外部リードははんだ／錫などでめっきされる。
半導体チップ３は、例えば縦型のＭＯＳＦＥＴなどからなり、下面側には図示せぬドレイン電極が形成され、ダイパッド２に接続されている。そして、ダイパッド２に接続される図示せぬ外部リードがドレイン側端子となる。この半導体チップ３の上面側には、ソース電極（電極パッド）３ａ及びゲート電極（電極パッド）３ｂが形成されている。そして、リードフレーム４の内部リードの端部に形成された薄膜形状（平板形状又はリボン状）の接続部４ａは、ソース電極３ａ及びゲート電極３ｂと電気的に接続される。なお、図１（ｂ）の半導体装置１は、リードフレーム４にめっきがない例を示し、図１（ｃ）の半導体装置４０は、リードフレーム４が、Ｃｕなどの基材４１と、基材４１上に形成されたＮｉなどのめっき層４２とを有する例を示している。
ここで、本実施の形態における半導体装置１においては、リードフレーム４の接続部４ａと、ソース電極３ａ及びゲート電極３ｂとがレーザ溶接により接合されており、その接合面積に応じて１又は複数の溶接接合部５を有する。レーザ溶接により接続することで、リードフレーム４と半導体チップ３との位置決めが容易になり、ガルバノミラを使用して一括接続することができるなど製造容易となる。
上述したように、内部リード又はワイヤ等の接続材と、半導体チップ３上の電極とを単純にレーザ溶接することはできない。すなわち、半導体チップ３上の電極は、通常４〜５μｍ程度の厚みであるのに対し、ワイヤなどの接続材の厚みはその数十倍〜１００倍程度である。このように溶接する両部材の厚みの比が著しく異なる場合には、両部材を溶接しようとしてレーザパワーを大きくすると下地を破壊する。一方、レーザパワーが弱いと接続されない乃至所望の接続強度が得られない。すなわち、電極の厚さに対する接続部の厚さを最適化しなければ、電極下に形成されている素子を破壊することとなる。
一方で、上述した特許文献１に記載の技術のように、接続材をリボン状又は平板状としこれを超音波接合しようとすると、その機械的振動により素子が破壊されやすく、また大きな面積を超音波接合するには設備が大規模化し、製造コストが高くなる。
そこで、接続材の少なくとも電極と電気的に接続する部位（以下、接続部という。）を、薄膜形状（平板形状又はリボン状）として薄くし、その厚みと、半導体チップ３上の電極の厚みとの差（比率）をできるだけ小さくすることで、両者をレーザにより溶接できることを知見した。このため、本実施の形態におけるリードフレーム４は、他の部位よりその厚みが薄い薄膜形状を有する接続部４ａを有している。この接続部４ａと電極３ａ、３ｂとをレーザ溶接する。なお、後述するように、必ずしも接続部４ａ全体を薄膜形状とする必要はなく、少なくともレーザ溶接する領域のみ、すなわち接続部４ａの一部を薄膜形状の接続領域としても同様にレーザ溶接が可能である。
そして、具体的には、接続部４ａの厚みを半導体チップ３上の電極３ａ、３ｂの厚みの３０倍以下とすることで、レーザ溶接しても電極の下地を痛めることなく、良好な接続強度を得ることができることを知見した。ここで、好ましくは接続部４ａの厚みを電極３ａ、３ｂの厚みの５乃至３０とする。更に好ましくは１０乃至２０とする。
上述したように、レーザ溶接により溶接するには、接続部４ａの厚みと電極３ａ、３ｂの厚みとの比率を適切なものとすることが好ましい。ここで、接続部４ａの厚みが電極３ａ、３ｂの厚みの３０倍を超えると、レーザ溶接の際に大きなレーザパワーが必要となる。よって、電極下にダメージを与えてしまい素子を破壊する場合がある。すなわち、厚い接続部４ａをレーザで溶解しようとすると、レーザが薄い電極３ａ、３ｂを突き抜け下地を破壊する場合がある。例えば、ワイヤが５００μｍ程度、電極の厚みが５μｍの場合、５μｍの範囲でレーザを止めることができない場合が生じ、又は電極の厚み範囲でレーザを止めることができたとしても接合強度等にバラツキが生じてしまう。したがって、接続材の厚みを電極の厚みの３０倍以下とすることが好ましい。
また、電極の厚みと接続部４ａの厚みとを同等程度とすることがレーザ溶接にとっては理想的であるが、接続部４ａの厚みを電極３ａ、３ｂの厚み５倍以下とすると、接続部４ａとして十分な強度が確保できなくなり現実的ではない。したがって、電極３ａ、３ｂの厚みの５倍以下とすることが好ましく、更に安定した強度を得たい場合には１０倍以下とすることが好ましい。例えば、電極３ａ、３ｂの厚みが５μｍである場合、リードフレーム４の接続部４ａの厚みは、２５〜１５０μｍ程度であることが好ましい。
また、接続部４ａの厚みと、電極３ａ、３ｂに流れる電流値とに基づいて接続部４ａにおける電極３ａ、３ｂとの接触面積を決定することが好ましい。接触面積は、更に、接続部４ａと電極３ａ、３ｂとの接続部における所定の電気抵抗に基づいて決定することが好ましい。
上述したように、本実施の形態における半導体装置は、５乃至２００Ａの電流を流す場合があるが、所望の電流値、抵抗値に合致した接触面積となるよう接続部４ａ、電極３ａ、３ｂの大きさに設計することが好ましい。ここで、接触面積とは接続部４ａの面積ではなく、接続部４ａが電極３ａ、３ｂに実際に接触している面積をさす。具体的には、接続部４ａは、複数個所でレーザ溶接されるが、それらのうち最も外側にある溶接接合部５を結んだ点が接触面積となる。
接続部４ａにおける電気抵抗値は低い方が電流のロスが小さく好ましい。しかし、半導体装置（ＭＯＳＦＥＴ）１は、所定の抵抗値でスイッチのＯＮ・ＯＦＦを制御するため、スイッチの機能を維持するための抵抗値は必要となる。よって、電極３ａ、３ｂに流す電流の大きさ、スイッチとしての必要な抵抗値に基づき接続部４ａの厚み及び接触面積を決定することが好ましい。
また、接続部４ａの面積は、電極３ａ、３ｂの面積より大きくすることができる。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線における断面図を示す。図２に示すように、ダイパッド２上にマウントされた半導体チップ３には、電極３ａが形成されているが、この電極３ａの周囲は、ポリイミド（Polyimide：ＰＩ）、リン酸ガラス（ＰＳＧ）、又は酸化膜等からなる非導電性のカバー層６が形成され、カバー層６により覆われている。このことにより、接続部４ａを電極３ａの実際の面積より大きな面積としても他の部位と導通することを防止することができると共に、大きな接続部４ａとすることで、接続部４ａと電極３ａ、３ｂとの位置決めを容易とすることができる。
すなわち、接続部４ａにおいて電極３ａ、３ｂからはみ出す部位は、絶縁性のカバー材６上に配置されるため、接続部４ａが電極３ａの周囲に接触しても導通することがない。また、この場合、接続部４ａと電極３ａとの間には若干の間隙が生まれる場合があるが、レーザ溶接により接続部４ａ及び電極３ａが溶融して接合部５となり、両部材は電気的に接合される。なお、図２は、その様子を模式的に示すものである。
また、接続部４ａ（リードフレーム４）を構成する材料としては、一般的にはアルミニウム、銅又はこれらの合金が使用される。その他、金、銀、又はパラジウムなどとしてもよい。さらには、これらの合金としてもよい。また、そのような接続材の表面に金属材料を形成するようにしてもよい。
特に、銅は、導電性がよく接続材として好適であるが、レーザの吸収が悪い。したがってレーザ溶接の容易化のため、レーザ光の吸収性がよいニッケル（Ｎｉ）を表面にめっきしたり、又はＮｉ銅合金としたりすることも可能である。
また、例えばＭＯＳＦＥＴの場合、ソース電極（引き出し電極）下に、絶縁膜を介してゲート電極が形成されている。この絶縁膜としては、リンやホウ素を添加した酸化ケイ素ガラス（ＢＰＳＧ（ボロフォスフォシリケートガラス）、ＰＳＧ（フォスフォシリケートガラス））などが使用されるが、レーザ溶接によりこの絶縁膜にダメージを与えるとＭＯＳＦＥＴが動作しなくなる。よって、下地の絶縁膜を耐熱性が高い材料とすることも好ましい。
リードフレーム４を接続材として使用する場合、リードフレーム４から電極３ａ、３ｂへ橋渡しのための梁の部分は、曲げ加工などにより形成する。この場合、チップサイズに合わせてリードフレーム４の先端（接続部４ａ）の形状を適宜変更すればよい。
ここで、リードフレーム４と電極とを従来のように別途異なる接続材（ワイヤ）により接続（ワイヤボンディング）するのではなく、リードフレーム４を直接電極３ａ、３ｂと電気的に接続させることにより、接続箇所を減らすことができ、より信頼性が高い半導体装置を得ることができる。
更に、接続部４ａと電極３ａ、３ｂとを超音波接合する場合は接合部において揺動させる必要がある。このため、±２５μｍ程度の精密な精度での位置決めが必要となる。これに対し、本実施の形態のようにレーザ溶接の場合であれば、接続部４ａと電極３ａ、３ｂとの位置合わせは、±１００μｍ程度の精度で問題なく接合することができる。このように位置決め精度がラフでいいので、位置決めのためにリードやチップ位置を認識する回数等を減らすことができ、製造コストを低減することができる。
また、レーザ溶接により完全にリードフレーム４の接続部４ａ及び電極３ａ、３ｂの金属を溶解して接続するため、異種金属間の接合が可能となる。このため、半導体ウェハのアルミニウム電極に密着良好な無電解ニッケルめっき／置換金めっき膜や無電解銅めっき膜を形成するプロセス（ＵＢＭ（Underbump metal）プロセス）や再配線が不要となり、低コストの半導体装置を提供することができる。
また、レーザ溶接による接合は、機械的ストレスがかかることがなく、半導体チップ３にダメージを与えにくい。したがって、歩留まりを向上させることができる。更に、熱の発生が溶接部のみであり、常温プロセスのため、リードフレーム４や半導体チップ３が酸化しない。
次に、本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。本実施の形態においては、先端を薄膜形状の接続部４ａに変形した外部リード（リードフレーム）４を用意する。このような形状のリードフレーム４は、成形する際に同時に薄膜形状の接続部４ａを形成することで得られる。このことにより、新たな工程を追加することなく、レーザ溶接を可能とする薄膜形状の接続部４ａを有するリードフレーム４を用意することができる。この場合、半導体チップ３の電極３ａ、３ｂの大きさ、形状に合わせ、さらに所定の厚さとなるようリードフレーム４の端部に接続部４ａを形成しておく。
そして、半導体チップ３をダイパッド２上にマウントする。ダイパッド２と半導体チップ３とは、例えばはんだ又は銀ペーストなどにより電気的に接続する。次に、リードフレーム４を重ねて、半導体チップ３上の電極３ａ、３ｂとリードフレーム４の接続部４ａとを重ね合わせる。この場合、上述したように、レーザ溶接により接合するので位置決めは、±１００μｍ程度の精度でよい。
そして、図３に示すように、レーザを照射して、リードフレーム４の接続部４ａと電極３ａ、３ｂとを局部的に溶解し、金属同士を溶接する。溶接は、例えば接続部４ａとソース電極３ａとを接続する場合には、電極３ａは面積が大きいので、所定間隔で複数個所の溶接を行なう。
レーザ溶接の際は、ガルバノメータを利用することで、一括接続することができ、生産性を高めることができる。以上のようにして、半導体チップ３とリードフレーム４との接続を簡単に行なうことができる。
ところで、リードフレーム４と電極３ａ、３ｂとの接続は、リードフレーム４の先端部分を加工し、これを直接接続させる場合に限らない。リードフレーム４と電極３ａ、３ｂとを別の接続部材により接続することも可能である。この場合、上述したように、電極の厚みと接続部材の厚みの比が上述したように３０以下、好ましくは５乃至３０を満たすものであればよい。接続部材としては、例えば、ワイヤや、リボン状の接続材を使用することも可能である。
図４は、リボン状の接続材を使用した場合を示す図、図５は、ワイヤを使用した場合を示す図である。図４（ａ）、図４（ｂ）は、それぞれ斜視図、断面図を示す。以下の説明において、図１及び図２と同一構成要素には同一の符号を付しその詳細な説明は省略する。本例は、リードフレーム１４と半導体チップ３の電極とを接続するためにリボン状接続材１５を使用する例である。リードフレーム１４の一端とリボン状接続材１５の一端とを電気的に接続し、リボン状接続材１５の他端と半導体チップ３の電極３ａ、３ｂとを電気的に接続する。この場合、リボン状接続材１５の半導体チップ３及びリードフレーム１４との接続にはレーザ溶接を用いる。リボン状接続材１５はリードフレーム１４より厚みが薄いものを使用し、半導体チップ３の電極３ａ、３ｂの厚みとの比を３０以下、好ましくは５乃至３０とする。リードフレーム１４はリボン状接続材１５より厚みが厚いがこの場合も、リードフレーム１４の厚みがリボン状接続材１５の厚みに対して３０以下となるようにしておくと安定してレーザ溶接することができる。ただし、リードフレーム１４とリボン状接続材１５をレーザ溶接する場合は、下層の素子を破壊するということがないため、必ずしも厚みの比が３０以下でなくてもよい。
また、図５（ａ）、図５（ｂ）はそれぞれ上面図、断面図を示す。本例は、リードフレーム１４と半導体チップ３の電極とを接続するためにワイヤ２５を使用する例である。図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、リードフレーム１４とワイヤ２５の一端側に形成された接続部２５ｂとを電気的に接続し、ワイヤ２５の他端側に形成された接続部２５ａと半導体チップ３の電極とを電気的に接続する。この場合、ワイヤ２５は通常断面が円形であるが、本実施の形態においては、それぞれリードフレーム１４及び電極とレーザ溶接するため、ワイヤ２５の端部（接続部２５ａ、２５ｂ）を平板状とし、その厚みを薄くしている。
この場合も、ワイヤ２５の平板状にした接続部２５ａの厚みと電極３ａ、３ｂの厚みとの比は、上述の同様の理由により５乃至３０となることが好ましい。また、レーザ溶接を容易とするため、リードフレーム１４と溶接される側の接続部２５ｂも平板状に成形しておくことが好ましい。
更に、上述したように、接続部の一部に薄膜化した接続領域を形成することで、半導体チップ上の電極とレーザ溶接することも可能である。その一例を図６に示す。図６（ａ）は、ディンプル加工を施した接続部を示す図、図６（ｂ）は、これを使用してレーザ溶接する工程を示す図である。
図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、接続材３５の接続部となる一端側に、成型等により、ディンプル３５ａを形成する。このディンプル３５ａを形成することで、当該ディンプル３５ａ部分は、他の領域より薄膜化され、電極３ａ、３ｂの厚みとの比を最適化することができる。このディンプル３５ａと半導体チップ３上の電極とをレーザ１０によりレーザ溶接しても上述と同様の効果を奏する。なお、ここでは、接続材３５にディンプル加工を施しディンプル３５ａを形成した例について説明したが、リードフレーム１４と半導体チップ３とを接続するようにしてもよいことは勿論である。すなわち、リードフレーム１４の半導体チップ３と接続する一端側にディンプル加工を施し、接続領域となるディンプルを形成するようにしてもよい。
また、図７に示すように、半導体装置５０の接続部４ａの接合部５となる接続領域に開口を形成し、その開口にレーザ光の吸収性がよい金属を接合材５１として埋め込んでもよい。例えば接続部４ａ（リードフレーム４）をＣｕで形成した場合、接合材５１にはアルミニウム、Ｎｉ、アルミニウム合金又はＮｉ合金など、銅よりもレーザ光の吸収性がよい金属を用いることができる。特に、アルミニウム又はアルミニウム合金は、銅よりも融点が低いため、銅よりも低い加熱温度でレーザ溶接することができる。接合材５１は、図７に示すように、レーザ光を照射する個々の接合部５となる位置に設けるようにしてもよく、複数の接合部５となる位置にまたがるように例えばプレート状としてもよい。
接合材５１にレーザ光を照射するときは、接合材５１だけにレーザ光を照射してもよいが、接合材５１の周囲の接続部４ａにもレーザ光が照射されてもよい。接合材５１とその周囲の接続部４ａに同時にレーザ光を照射すれば、接続部４ａが溶融しない状態で接合材５１を溶融させるようにレーザ光をコントロールするためのモニターとして利用することができる。よって、接合部５を必要以上に加熱することを防止することができるため、素子の破壊を防止し、歩留まりを向上させることができる。
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
（ａ）は、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の斜視図、（ｂ）及び（ｃ）は、（ａ）に示すＩＢ−ＩＢ線における断面図である。 本発明の実施の形態にかかる半導体装置を示す図であって、図１におけるＩＩ−ＩＩ線における断面図を示す。 本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の実施の形態にかかる半導体装置の他の例を示す図であって、（ａ）及び（ｂ）は、リボン状の接続材を使用した場合のそれぞれ斜視図、断面図である。 本発明の実施の形態にかかる半導体装置の他の例を示す図であって、（ａ）及び（ｂ）は、ワイヤを使用した場合のそれぞれ斜視図、断面図である。 （ａ）は、ディンプル加工を施した接続部を示す図、（ｂ）は、ディンプル加工を施した接続材を使用してレーザ溶接する工程を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる半導体装置の他の例におけるリードフレームを示す図である。 特許文献１に記載の半導体装置（ＳＯＰ（Small out-line package）−８パッケージ）の概観を示す図である。 特許文献１に記載の半導体装置を示す図であって、図６に示すＩＸＡ−ＩＸＡ線、ＩＸＢ−ＩＸＢ線における断面図である。
符号の説明
１、４０、５０、１０１ 半導体装置
２ ダイパッド
３ 半導体チップ
３ａ、１０４ｓ ソース電極
３ｂ、１０４ｇ ゲート電極
４、１４、１０３ リードフレーム
４ａ、２５ａ、２５ｂ 接続部
５ 接合部
６ カバー材
１５ リボン状接続材
２５ ワイヤ
４１ 基材
４２ めっき層
５１ 接合材
１０２ モールド樹脂
１０３ｇ ゲート側端子
１０３ｓ ソース側端子
１０３ｄ ドレイン側端子
１０５ 半導体素子
１０６ｂ リードフレーム側接続部分
１０６ 電気経路部材
１０６ａ 電極側接続部分
１０７ｓ ソース側ポスト部
１０７ｄ ドレイン側ポスト部
１０８ ボンディングワイヤ

Claims (19)

  1. 半導体チップと、その半導体チップ上に形成され外部リードと電気的に接続される電極とを有する半導体装置の製造方法であって、
    前記外部リードに電気的に接続され、その一部又は全部が薄膜形状とされた接続領域を有する接続部の当該接続領域と前記電極とをレーザ溶接により溶接する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記電極の厚みに対する前記接続領域の厚みの比率が５乃至３０である
    ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記接続部の厚み、並びに所望の電流値及び抵抗値に基づいて前記接続部における前記電極との接触面積を決定する
    ことを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
  4. 一端に全面が前記接続領域とされた接続部を形成した前記外部リードを用い、当該接続部と前記電極とをレーザ溶接する
    ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  5. 一端に前記接続領域を有する接続部を形成したワイヤを接続部材として用い、当該接続部材の一端を前記接続部として前記電極とレーザ溶接する
    ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  6. 導電性を有する薄膜リボンを接続部材として用い、当該接続部材の一端を前記接続部として前記電極とレーザ溶接する
    ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  7. 一端にディンプル加工により形成した前記接続領域を有する前記接続部と前記電極とをレーザ溶接する
    請求項１乃至５のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
  8. 前記接続材の他端を前記外部リードとレーザ溶接する
    ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記電極の周囲に非導電性のカバー層を有し、
    前記接続部の面積は、前記電極の面積より大きい
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記接続部の複数の箇所にレーザを照射してレーザ溶接する
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記電極は、アルミニウム及び銅の少なくとも１つを含む金属からなる
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
  12. 前記接続部は、アルミニウム、銅、金、銀、パラジウム及びニッケルからなる群から選択された１以上の金属を含む材料からなる
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
  13. 前記接続部は、銅又は銅合金にニッケルめっきが施されたものである
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
  14. 前記接続部の前記接続領域に形成された１又は複数の開口に埋め込まれた接合材を有し、
    前記接合材を含む領域にレーザ光を照射して接合材と前記電極とを前記レーザ溶接により溶接する
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の半導体装置の製造方法。
  15. 前記接合材は、前記接続部の材料より融点が低い
    ことを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
  16. 前記接続部の材料は、銅を主成分とし、
    前記接合材の材料は、アルミニウムを主成分とする
    ことを特徴とする請求項１４記載の半導体装置の製造方法。
  17. 前記半導体チップは第１のリードフレームのダイパッドにマウントされており、
    前記外部リードは前記第１のリードフレームとは異なる第２のリードフレームに形成されている
    ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  18. 前記半導体チップは上面にゲート電極及びソース電極を備え、下面にドレイン電極を備えたトランジスタチップであって、
    前記ダイパッドには、ドレインリード部が一体に形成され、
    前記外部リードは前記ソース電極に電気的に接続されるソースリード部である
    ことを特徴とする請求項１７記載の半導体装置の製造方法。
  19. 前記トランジスタチップは、ＭＯＳトランジスタチップである
    ことを特徴とする請求項１８項記載の半導体装置の製造方法。
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