JP2010123686A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体装置の信頼性を向上させる手段を提供する。
【解決手段】リードフレーム４１のチップ搭載部２上に半導体チップ３を半田１１aを介して搭載し、半導体チップ３のソースパッド電極３ｓおよびリードフレーム４１のリード部４a上に半田１１b、１１cを介して金属板６を配置し、半田リフロー処理を行うことで、半導体チップ３をチップ搭載部２に半田１１ａで接合し、金属板６をソースパッド電極３ｓおよびリード部４に半田１１ｂ，１１ｃで接合する。リードフレーム４１は、銅合金で形成して軟化温度を半田リフローの温度よりも高くしておき、金属板６は、無酸素銅で形成して軟化温度を半田リフローの温度よりも低くしておくことで、半田リフロー時に金属板６を軟化させる。その後、半導体チップ３のゲートパッド電極３ｇとリード部５aをワイヤ７で接続し、封止樹脂部８を形成してから、リードフレーム４１を切断する。
【選択図】図２４

Description

本発明は、半導体装置に関し、特に、金属板によって半導体チップの上面に露出する電極とリード端子との間が電気的に接続された半導体装置に適用して有効な技術に関する。
近年、パワーＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のディスクリート製品などでは、オン抵抗およびインダクタンスの低減を目的として、ボンディングワイヤの代わりに銅またはアルミニウム等からなる金属板によって半導体チップの上面の電極パッドとリード端子との間を接続する接合方式が提案されている。
例えば特開２００５−２４３６８５号公報（特許文献１）や特開２００７−２６６２１８号公報（特許文献２）には、銅を含む金属板を半導体チップのソース電極パッドに接続した半導体パッケージが記載されている。
特開２００５−２４３６８５号公報 特開２００７−２６６２１８号公報
本発明者の検討によれば、次のことが分かった。
ボンディングワイヤの代わりに金属板によって半導体チップの上面の電極パッドとリード端子との間を接続する接合方式では、ボンディングワイヤを用いた場合に比べて、導通損失を低減し、半導体装置の電気的特性を向上させることができる。半導体チップの電極パッドおよびリード部への金属板の接合には、電気伝導性の向上および接合強度の向上などのために、半田を用いることが好ましい。
しかしながら、本発明者の検討によれば、金属板を半導体チップの電極パッドおよびリード端子に半田接続した後に、機械的、熱的応力が金属板に生じ、この応力が半導体チップの電極パッドおよびリード端子と金属板との間の半田接続部で剥離を発生させる可能性があることが分かった。この金属板の半田接続部の剥離箇所は、発生時は微小であっても、半導体装置の完成後にその半導体装置を高温高湿負荷試験のような負荷試験にかけると、その剥離箇所を起点として剥離領域が拡大する可能性がある。このため、半導体装置の信頼性を更に向上させるためには、金属板の半田接続部の剥離をできるだけ防止することが望まれる。
本発明の目的は、半導体装置の信頼性を向上させることができる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
代表的な実施の形態による半導体装置は、チップ搭載部と、前記チップ搭載部上に搭載された半導体チップと、前記チップ搭載部から離間して配置された第１リード部と、前記半導体チップの第１電極と前記第１リード部とを電気的に接続する金属板と、これらを覆う封止体とを有し、前記金属板の硬度が、前記チップ搭載部および前記第１リード部の硬度よりも低いものである。
また、代表的な実施の形態による半導体装置の製造方法は、（ａ）チップ搭載部および第１リード部を有するリードフレームを用意する工程、（ｂ）前記リードフレームの前記チップ搭載部上に接合材を介して半導体チップを搭載する工程、（ｃ）前記半導体チップの第１電極上に第１半田を介し、前記第１リード部上に第２半田を介して、金属板を配置する工程を有している。更に、（ｄ）前記第１半田および前記第２半田を溶融する熱処理を行って、前記金属板を、前記第１半田を介して前記半導体チップの前記第１電極に接合し、前記第２半田を介して前記第１リード部に接合する工程、（ｅ）前記チップ搭載部の一部、前記第１リード部の一部、前記半導体チップ、および前記金属板を覆う封止体を形成する工程を有している。そして、前記（ｃ）工程で用いられた前記金属板の軟化温度が、前記（ａ）工程で準備された前記リードフレームの軟化温度よりも低いものである。
また、他の代表的な実施の形態による半導体装置の製造方法は、（ａ）チップ搭載部および第１リード部を有するリードフレームを用意する工程、（ｂ）前記リードフレームの前記チップ搭載部上に接合材を介して半導体チップを搭載する工程、（ｃ）前記半導体チップの第１電極上に第１半田を介し、前記第１リード部上に第２半田を介して、金属板を配置する工程を有している。更に、（ｄ）前記第１半田および前記第２半田を溶融する熱処理を行って、前記金属板を、前記第１半田を介して前記半導体チップの前記第１電極に接合し、前記第２半田を介して前記第１リード部に接合する工程、（ｅ）前記チップ搭載部の一部、前記第１リード部の一部、前記半導体チップ、および前記金属板を覆う封止体を形成する工程を有している。そして、前記（ｄ）工程の前記熱処理による前記金属板の硬度の低下率が、前記（ｄ）工程の前記熱処理による前記リードフレームの硬度の低下率よりも大きいものである。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
代表的な実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
また、本願においては、電界効果トランジスタをＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）またはＭＩＳＦＥＴと記載するが、ゲート絶縁膜として非酸化膜を除外するものではない。
また、本願において、「硬度」というときは、「ビッカース硬さ（ＨＶ）」を意味するものとする。
本発明の一実施の形態の半導体装置を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である半導体装置１の上面図（平面図）であり、図２は半導体装置１の下面図（底面図、裏面図、平面図）であり、図３は半導体装置１の断面図（側面断面図）である。図１のＡ１−Ａ１線の断面（すなわち図４のＡ１−Ａ１線の断面）が図３にほぼ対応する。図４は、半導体装置１の平面透視図であり、半導体装置１の上面側から封止樹脂部８を透視したときの半導体装置１の上面透視図（平面透視図）が示されている。なお、図４は、平面図であるが、図面を見易くするために、図４においては金属板６にハッチングを付してある。図５は、図４において、更に金属板６を外した（透視した）状態の半導体装置１の平面透視図である。図６は、図５において、更に半導体チップ３を外した（透視した）状態の半導体装置１の平面透視図である。図７は、図６において、メッキ層１４形成領域をハッチングを付して示した状態の半導体装置１の平面透視図である。なお、図７は平面図であるが、図面を見易くするために、図７においてはメッキ層１４にハッチングを付してある。図８は、半導体装置１において、半導体チップ３（のソースパッド電極３ｓ）に金属板６が接合された状態を示す平面図（上面図）である。上記図４において、半導体チップ３および金属板６のみを抜き出して拡大して示し、他の部材の図示を省略したものが、図８に相当する。図９は、金属板６の平面図（上面図）である。なお、図８および図９では、金属板６の上面での段差を示す線を記載しているが、図４では、図面を見やすくするために、この金属板６の上面での段差を示す線は記載していない。また、各平面図における符号Ｘは第１方向、符号Ｙは第１方向Ｘに直交する第２方向を示している。
図１〜図７に示される本実施の形態の半導体装置１は、チップ搭載部２と、チップ搭載部２上に搭載された半導体チップ３と、チップ搭載部２から離間して配置されたリード部４，５と、半導体チップ３のソースパッド電極３ｓとリード部４とを電気的に接続する金属板６と、半導体チップ３のゲートパッド電極３ｇとリード部５とを電気的に接続するワイヤ７と、これらを封止する封止樹脂部８とを有している。
封止樹脂部（封止体、封止部、封止樹脂、樹脂封止体）８は、例えば熱硬化性樹脂材料などの樹脂材料などからなり、フィラー（例えばシリカ粒子からなるフィラー）などを含むこともできる。例えば、フィラーを含むエポキシ樹脂などを用いて封止樹脂部８を形成することができる。封止体である封止樹脂部８により、チップ搭載部２、半導体チップ３、リード部４，５、金属板６およびワイヤ７が封止され、保護される。封止樹脂部８は、チップ搭載部２の一部、リード部４の一部、リード部５の一部、半導体チップ３、金属板６およびワイヤ７を覆うように形成されている。封止樹脂部８は、互いに反対側に位置する２つの主面である上面（表面）８ａおよび裏面（底面、下面）８ｂを有している。封止樹脂部８の裏面８ｂが半導体装置１の裏面（底面、下面）となり、これが半導体装置１の実装面（実装側の面）となる。
本実施の形態では、半導体チップ３としては、例えばトレンチ型ゲート構造を有する縦型のパワーＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）が形成された半導体チップなどを用いることができる。半導体チップ３は、互いに反対側に位置する２つの主面である表面（半導体素子形成側の主面、第１主面）３ａおよび裏面（表面３ａとは反対側の主面、第２主面）３ｂを有している。そして、半導体チップ３は、半導体チップ３の表面３ａに形成されたソースパッド電極（表面電極、ボンディングパッド、第１電極）３ｓおよびゲートパッド電極（表面電極、ボンディングパッド、第２電極）３ｇと、半導体チップ３の裏面３ｂの全面に形成された裏面ドレイン電極（裏面電極）３ｄとを有している。
ソースパッド電極３ｓは、半導体チップ３内に形成されているＭＩＳＦＥＴのソース（ソース領域）に電気的に接続され、ゲートパッド電極３ｇは、半導体チップ３内に形成されているＭＩＳＦＥＴのゲート電極に電気的に接続され、裏面ドレイン電極３ｄは、半導体チップ３内に形成されているＭＩＳＦＥＴのドレイン（ドレイン領域）に電気的に接続されている。従って、ソースパッド電極（第１電極）３ｓは、半導体チップ３に形成されたＭＩＳＦＥＴのソース（ソース電極）用の電極パッドであり、ゲートパッド電極（第２電極）３ｇは、半導体チップ３に形成されたＭＩＳＦＥＴのゲート電極用の電極パッドであり、裏面ドレイン電極（裏面電極）３ｄは、半導体チップ３に形成されたＭＩＳＦＥＴのドレイン（ドレイン電極）用の裏面電極である。このうち、ゲートパッド電極３ｇは、ワイヤ７接続用の電極（パッド電極、電極パッド、ボンディングパッド）であり、ソースパッド電極３ｓは、金属板６接続用の電極（パッド電極、電極パッド、ボンディングパッド）である。
本実施の形態の半導体チップ３は、図５に示されるように、半導体チップ３の表面３ａにソースパッド電極３ｓおよびゲートパッド電極３ｇが形成されているが、半導体チップ３の表面３ａにおける各電極の配置（形状および位置）は必要に応じて変更可能である。また、半導体チップ３の平面形状は、例えば矩形である。また、半導体チップ３は、ゲートパッド電極３ｇがリード部５側を向いた状態で、チップ搭載部２上に搭載されており、これにより、ゲートパッド電極３ｇとリード部５とをワイヤ７で接続しやすくしている。
チップ搭載部（ダイパッド）２およびリード部４，５は導電体（金属材料）からなるが、後述するように、チップ搭載部２およびリード部４，５は同じリードフレーム（後述するリードフレーム４１に対応）により形成されるので、チップ搭載部２およびリード部４，５は、同じ材料（金属材料）により形成されている。本実施の形態では、チップ搭載部２およびリード部４，５を、銅（Ｃｕ）合金により形成しており、これにより、チップ搭載部２およびリード部４，５（用のリードフレーム）について、加工しやすい、熱伝導性が高い、および比較的安価であるという利点を得られる。
半導体チップ３は、半導体チップ３の裏面３ｂ（すなわち裏面ドレイン電極３ｄ）がチップ搭載部２の上面２ａと対向するように、チップ搭載部２の上面２ａ上に搭載（配置）されている。そして、導電性の接合材（接着材）である半田（第３半田）１１ａを介して、半導体チップ３の裏面３ｂがチップ搭載部２の上面２ａと接合（接着、接続）されて固定されている。上述のように半導体チップ３の裏面３ｂには裏面ドレイン電極３ｄが形成されているので、半導体チップ３の裏面ドレイン電極３ｄがチップ搭載部２（の上面２ａ）に半田１１ａを介して接合されて電気的に接続されている。
チップ搭載部２の下面（裏面）２ｂは、封止樹脂部８の裏面８ｂで露出されている。チップ搭載部２の側面（端面、端部、切断面）２ｃ１，２ｃ２は、封止樹脂部８の側面８ｃ１，８ｃ２から露出され、チップ搭載部２の他の側面（端面、端部）２ｄ１，２ｄ２は、封止樹脂部８に覆われて封止されている。チップ搭載部２の側面２ｄ１は、リード部４（のインナリード部４ａ）に対向する側の側面であり、チップ搭載部２の側面２ｄ２は、リード部５（のインナリード部５ａ）に対向する側の側面である。
チップ搭載部２は、半導体チップ３の裏面３ｂの裏面ドレイン電極３ｄに半田１１ａを介して接合されて電気的に接続されているので、封止樹脂部８の裏面８ｂで露出するチップ搭載部２の下面２ｂは、半導体装置１のドレイン用の端子（外部端子、外部接続用端子）として機能することができる。このため、チップ搭載部２は導電性材料であることが必要である。更に、チップ搭載部２は、半導体チップ３で生じた熱を放熱するための部材（すなわち放熱板または放熱用部材）としても機能することができ、熱伝導性が高いことが好ましく、少なくとも封止樹脂部８の熱伝導性（熱伝導率）よりもチップ搭載部２の熱伝導性（熱伝導率）が高いことが必要である。このため、本実施の形態のように、チップ搭載部２に銅（Ｃｕ）合金を用いれば、チップ搭載部２の高い電気伝導性および高い熱伝導性を得られ、加工（チップ搭載部２の形成）もしやすいので、好適である。
半導体装置１においては、チップ搭載部２上に半導体チップ３を配置し、チップ搭載部２の下面２ｂを封止樹脂部８の裏面８ｂから露出させることで、半導体チップ３に形成されたＭＩＳＦＥＴのドレインをチップ搭載部２の下面２ｂから取り出すことができるとともに、半導体装置１の使用時に半導体チップ３で生じた熱をチップ搭載部２に伝導させ、チップ搭載部２の露出部（下面２ｂ）から半導体装置１の外部に放熱することができる。
また、リード部４，５の厚みに比べて、チップ搭載部２の厚みは厚いため、チップ搭載部２の露出部から半導体装置１の外部へ放熱する効果だけでなく、チップ搭載部２の厚みが厚いことによる蓄熱作用により、放熱特性を向上させることができる。
チップ搭載部２の周囲には、チップ搭載部２と同じ材料により吊りリード１２が一体的に形成されており、各吊りリード１２は、一端がチップ搭載部２に一体的に形成（連結）され、チップ搭載部２の外方（チップ搭載部２から離れる方向）に向かって延在している。
吊りリード１２は、封止樹脂部８の形成後に封止樹脂部８から突出する部分が切断（後述のステップＳ９の切断工程で切断）されており、切断前の吊りリード１２のうち、この切断後に封止樹脂部８内に残存した部分が、半導体装置１における吊りリード１２に対応する。吊りリード１２の切断（後述のステップＳ９の切断工程での切断）により生じた切断面（先端面、端面）が封止樹脂部８の側面８ｃ１，８ｃ２で露出している。
半導体装置１は、リード部５を複数有している。各リード部５は、チップ搭載部２およびリード部４から離間して配置されている。各リード５は、そのリード５のうちの封止樹脂部８内に位置する部分であるインナリード部５ａと、そのリード５のうちの封止樹脂部８の側面８ｄ２から突出して封止樹脂部８外に位置する部分であるアウタリード部５ｂとからなる。各リード５の一方の端部（インナリード部５ａの先端部）がチップ搭載部２の側面２ｄ２に対向するように、複数のリード部５が配置されており、封止樹脂部８の側面８ｄ２から複数のリード部５のアウタリード部５ｂが突出している。隣り合うリード５のインナリード部５ａ間は、封止樹脂部８を構成する材料（樹脂材料）により満たされている。また、チップ搭載部２と各リード部５（のインナリード部５ａ）とは、第１方向Ｘに隣り合っているが、各リード部５（のインナリード部５ａ）は、チップ搭載部２から所定の距離だけ離間して配置されており、各リード部５（のインナリード部５ａ）とチップ搭載部２との間は、封止樹脂部８を構成する材料（樹脂材料）により満たされている。
複数のリード部５のうちの少なくとも１つのリード部５のインナリード部５ａには、ワイヤ７の一端が接続され、そのワイヤ７の他端は、半導体チップ３のゲートパッド電極３ｇに接続されている。ワイヤ（ボンディングワイヤ、導電性ワイヤ）７は、導電性のワイヤであり、好ましくは金（Ａｕ）線などの金属細線からなる。
ここで、複数のリード部５のうち、ワイヤ７を介して半導体チップ３のゲートパッド電極３ｇに電気的に接続されたリード部５を、符号１５を付してリード部（第２リード部）１５と称することとする。このため、半導体チップ３のゲートパッド電極３ｇは、ワイヤ７を介して、リード部１５（のインナリード部５ａ）に電気的に接続されている。ワイヤ７は、半導体チップ３のゲートパッド電極３ｇとリード部１５（のインナリード部５ａ）とを電気的に接続する導電性部材である。複数のリード部５において、ワイヤ７を介して半導体チップ３のゲートパッド電極３ｇに電気的に接続するリード部１５を複数設けることもできる。また、図５に図示されているゲートパッド電極３ｇおよびソースパッド電極３ｓ以外のパッド電極（このパッド電極は他のゲートパッド電極または他のソースパッド電極とすることができる）を半導体チップ３の表面３ａに更に設けておき、このパッド電極とリード部１５以外のリード部５（のインナリード部５ａ）とをワイヤ７で接続することもできる。
ワイヤ７は、封止樹脂部８内に封止されており、封止樹脂部８から露出されない。各リード部５のアウタリード部５ｂは、アウタリード部５ｂの下面５ｃがチップ搭載部２の下面２ｂと略同一平面上に位置するように折り曲げ加工されている。リード部１５は、ワイヤ７を介して半導体チップ３のゲートパッド電極３ｇと電気的に接続されているので、リード部１５のアウタリード部５ｂは、半導体装置１のゲート用の端子（外部端子、外部接続用端子）として機能することができる。
リード部（第１リード部）４は、リード４のうちの封止樹脂部８内に位置する部分であるインナリード部４ａと、リード部４のうちの封止樹脂部８の側面８ｄ１から突出して封止樹脂部８外に位置する部分であるアウタリード部４ｂとを有しており、複数のアウタリード部４ｂが１つのインナリード部４ａに一体的に連結されて、リード部４が構成されている。すなわち、リード部４においては、複数のアウタリード部４ｂの一方の端部が、封止樹脂部８内で同じインナリード部４ａに一体的に連結されているのである。
チップ搭載部２とリード部４（のインナリード部４ａ）とは、第１方向Ｘに隣り合っているが、リード部４（のインナリード部４ａ）は、チップ搭載部２から所定の距離だけ離間して配置されており、リード部４（のインナリード部４ａ）とチップ搭載部２との間は、封止樹脂部８を構成する材料（樹脂材料）により満たされている。リード部４に対向するチップ搭載部２の側面と、リード部５に対向するチップ搭載部２の側面とは、チップ搭載部２において互いに反対側に位置する側面である。
リード部４の複数のアウタリード部４ｂは、各アウタリード部４ｂの下面４ｃがチップ搭載部２の下面２ｂと略同一平面上に位置するように折り曲げ加工されている。リード部４のインナリード部４ａは、金属板６を介して半導体チップ３のソースパッド電極３ｓと電気的に接続されているので、リード部４の複数のアウタリード部４ｂは、半導体装置１のソース用の端子（外部端子、外部接続用端子）として機能することができる。金属板６は、半導体チップ３のソースパッド電極３ｓとリード部４（のインナリード部４ａ）とを電気的に接続する導電性部材である。
また、各アウタリード部４ｂの下面４ｃと各アウタリード部５ｂの下面５ｃと、チップ搭載部２の下面２ｂとは、互いに略同一平面上に位置しているが、封止樹脂部８の裏面８ｂとも同一平面上にあるか、それよりも若干下方に位置している。
チップ搭載部２の上面２ａにおいて、半田１１ａを介して半導体チップ３が搭載される領域と、リード部４のインナリード部４ａの上面において、半田１１ｃを介して金属板６が接続される領域と、リード部５のインナリード部５ａにおいて、ワイヤ７が接続される領域とには、銀（Ａｇ）などからなるメッキ層１４が形成されていることが、好ましい。なお、図７において、メッキ層１４が形成された領域を、ハッチングを付して示し、他の図ではメッキ層１４の図示は省略している。
チップ搭載部２およびリード部４，５は、銅（Ｃｕ）合金で形成することで、加工しやすい、熱伝導性が高い、および比較的安価であるという利点を得られるが、銅（Ｃｕ）や銅（Ｃｕ）合金は、半田濡れ性がよくないため、半田接続部にはメッキ層を半田接続の前に形成しておくことが望ましい。このため、チップ搭載部２およびリード部４，５に上記メッキ層１４を形成し、このメッキ層１４は、チップ搭載部２およびリード部４，５におけるメッキ層１４が形成されていない領域よりも、半田濡れ性が良好である。
ここで、半田を介して接続（接合）することを半田接続と称し、半田を介して接続（接合）された部分を半田接合部と称する。従って、金属板６は、半導体チップ３のソースパッド電極３ｓとリード部４のインナリード部４ａとに、それぞれ半田接続されている。また、半導体チップ３は、チップ搭載部２に半田接続されている。
メッキ層１４としては、銀（Ａｇ）めっき層、ニッケル−パラジウム（Ｎｉ−Ｐｄ）めっき層、金（Ａｕ）めっき層、またはニッケル（Ｎｉ）めっき層などを用いることができるが、半田濡れ性向上の観点からは、銀（Ａｇ）めっき層または金（Ａｕ）めっき層が好ましく、低コスト化も考慮すると、銀（Ａｇ）めっき層が最も好ましい。メッキ層１４の厚みは、例えば２〜３μｍ程度である。
チップ搭載部２およびリード部４のインナリード部４ａの上面においてメッキ層１４を設けたことにより、チップ搭載部２およびリード部４のインナリード部４ａでは、半田１１ａ，１１ｃの濡れ拡がりを抑制することができ、半導体チップ３およびチップ搭載部２の接着性と金属板６およびリード部４のインナリード部４ａの接着性とを向上させることができる。
また、リード部５のインナリード部５ａの上面においてワイヤ７が接続（接触）される領域にメッキ層１４を設けたことにより、ワイヤ７とリード部５のインナリード部５ａとの圧着の安定性を向上させることができる。
本実施の形態では、半導体チップ３のソースパッド電極３ｓとリード部４のインナリード部４ａとを電気的に接続するのに、ワイヤではなく、金属板（クリップ）６を用いている。金属板６は、半導体チップ３のソースパッド電極３ｓに、導電性の接合材（接着材）である半田（第１半田）１１ｂを介して接合されて電気的に接続され、また、リード部４のインナリード部４ａに、導電性の接合材（接着材）である半田（第２半田）１１ｃを介して接合されて電気的に接続されている。このように、半導体チップ３のソースパッド電極３ｓを、金属板６を通じて、リード部４（のインナリード部４ａ）に電気的に接続したことにより、半導体チップ３のソースパッド電極３ｓとリード部４とをワイヤによって接続する場合に比べて、半導体チップ３に形成しているＭＩＳＦＥＴのオン抵抗を低減できる。このため、パッケージ抵抗を低減でき、導通損失を低減できる。
金属板６は、例えば銅（Ｃｕ）、銅（Ｃｕ）合金、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム（Ａｌ）合金のような導電性および熱伝導性の高い金属（金属材料）によって形成することが可能であるが、加工しやすい、熱伝導性が高い、および比較的安価であるという点で、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金を用いることが好ましい。そこで、本実施の形態では、金属板６に銅系の材料を使用するが、金属板６の材料として単に銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金を選択するのではなく、軟化温度を低くして低硬度とするために、金属板６を好ましくは無酸素銅により形成している。一方、上記チップ搭載部２およびリード部４，５は、軟化温度を高くして高硬度とするために、好ましくは銅（Ｃｕ）合金により形成している。このようにするのは、金属板６とソースパッド電極３ｓおよびインナリード部４ａとの間の半田接続部の接続信頼性を向上させるためには、金属板６を低硬度とすることが有効であり、半導体装置１を製造しやすくするには、チップ搭載部２およびリード部４，５を高硬度とすることが有効なためである。すなわち、本実施の形態の半導体装置１においては、金属板６の硬度（ビッカース硬さ）が、チップ搭載部２およびリード部４，５の硬度（ビッカース硬さ）よりも低く、これを、金属板６を無酸素銅で構成し、チップ搭載部２およびリード部４，５を銅合金で構成することで実現している。このことについては後でより詳細に説明する。なお、本願において、「硬度」というときは、「ビッカース硬さ（ＨＶ）」を意味している。
このように、本実施の形態では、金（Ａｕ）で形成されるワイヤを複数本用いるのに代えて、金よりも安価な金属材料（ここでは無酸素銅）で形成される金属板６を用いることにより、半導体装置１のコストを低減できる。金属板６の第１方向Ｘおよび第２方向Ｙの寸法（幅）は、それぞれワイヤ７の直径よりも大きい。また、金属板６を銅系の材料（ここでは無酸素銅）により形成することで、加工しやすく、熱伝導性が高いという利点も得られる。
金属板６は、封止樹脂部８内に封止されており、封止樹脂部８から露出されない。金属板６は、図３および図９に示されるように、以下のような第１部分６Ａ１と第２部分６Ａ２と第３部分６Ａ３とを一体的に有している。
第１部分（チップコンタクト部）６Ａ１は、半田１１ｂを介して半導体チップ３のソースパッド電極３ｓと接合され電気的に接続された部分である。第１部分６Ａ１は、半導体チップ３の一部に平面的に重なっており、図３に示されるように、断面で見ると、半導体チップ３の主面（表面３ａ）に沿うように平坦に形成されている。
第２部分（リードコンタクト部）６Ａ２は、半田１１ｃを介してリード部４のインナリード部４ａと接合され電気的に接続された部分である。第２部分６Ａ２は、リード部４のインナリード部４ａの一部に平面的に重なっており、図３に示されるように、断面で見ると、リード部４のインナリード部４ａの主面（上面）に沿うように平坦に形成されている。
第３部分（中間部）６Ａ３は、第１部分６Ａ１と第２部分６Ａ２とをつなぐ（連結する）部分である。第３部分６Ａ３は、第１部分６Ａ１の一辺からその一辺に交差（好ましくは直交）する第２方向Ｙに沿って延び、半導体チップ３の辺（リード部４に対向する側の辺）を跨いで、インナリード部４ａ上の第２部分６Ａ２まで延びている（延在している）。すなわち、第３部分６Ａ３および第２部分６Ａ２は、第１部分６Ａ１とインナリード部４ａとを接続するように、第１部分６Ａ１の一辺から第２方向Ｙに沿って延びるように設けられている。
また、第３部分６Ａ３は、図３に示されるように、断面で見ると、半導体チップ３とインナリード部４ａとの間で、半導体チップ３の主面（表面３ａ）から遠ざかるように第１部分６Ａ１および第２部分６Ａ２の高さよりも高くなっている。すなわち、金属板６の第３部分６Ａ３は、半導体チップ３の周縁部と接触しないように、半導体チップ３から遠ざかるように離間された形状を有している。これにより、半田１１ｂが半導体チップ３の側面側に漏れ難くすることができるので、半田１１ｂの漏れによる半導体チップ３の表面３ａ（のソースパッド電極３ｓ）と裏面３ｂ（の裏面ドレイン電極３ｄ）との導通不良を防止できる。
なお、ここで言う高さは、チップ搭載部２の下面２ｂを基準としてそこから封止樹脂部８の厚さ方向（半導体チップ３の表面３ａおよび裏面３ｂに対して垂直に交差する方向）に向かって離れた位置までの距離を言う。また、半田１１ｂと半田１１ｃは、好ましくは同じ半田材料で形成されている。
金属板６の第１部分６Ａ１の下面（半導体チップ３のソースパッド電極３ｓに半田１１ｂで接続される領域）と、金属板６の第２部分６Ａ２の下面（リード部４のインナリード部４ａに半田１１ｃで接続される領域）には、メッキ層（図示せず）が形成されていればより好ましく、このメッキ層として好ましい材料（金属材料）は、上記メッキ層１４に関して好ましい材料（金属材料）として例示したものと同様である。金属板６にメッキ層を設ける理由は、チップ搭載部２およびリード部４に上記メッキ層１４を設ける理由とほぼ同様である。金属板６の第１部分６Ａ１の下面と第２部分６Ａ２の下面とにメッキ層（最も好ましくは銀メッキ層）を設けることにより、金属板６と半導体チップ３のソースパッド電極３ｓおよびリード部４のインナリード部４ａとの接合強度を、より高めることができる。
金属板６は、発熱源となる半導体チップ３の表面３ａの一部を覆うように配置されている。これにより、半導体チップ３は、金属板６およびチップ搭載部２によって挟み込まれている。すなわち、半導体チップ３で生じた熱は、半導体チップ３の裏面３ｂからチップ搭載部２を通じて放散（放熱）される他に、半導体チップ３の表面３ａから金属板６を通じて放散（放熱）されるようになっている。この結果、半導体チップ３で発生した熱の放散性（放熱性）を向上させることができる。
ただし、金属板６の第１部分６Ａ１の面積は、半導体チップ３の主面（表面３ａ）の面積またはソースパッド電極３ｓの配置領域の面積よりも小さいことが好ましい。そして、金属板６は、その第１部分６Ａ１が半導体チップ３の主面（表面３ａ）内に収まり、半導体チップ３の外側に、はみ出さないように配置されていることが好ましい。このようにすることで、半田１１ｂの材料が半導体チップ３の側面側に漏れないようにすることができるので、半田１１ｂの漏れによる半導体チップ３の表面３ａ（のソースパッド電極３ｓ）と裏面３ｂ（の裏面ドレイン電極３ｄ）との導通不良を防止できる。
また、半導体チップ３の四隅が金属板６によって覆われないようになっていることが好ましい。すなわち、半導体チップ３の四隅の真上には金属板６が配置されておらず、半導体チップ３の四隅は金属板６から露出されていることが好ましい。これにより、金属板６の接合後でかつ封止樹脂部８形成前の外観検査において、金属板６と半導体チップ３（のソースパッド電極３ｓ）とを接続する半田１１ｂの様子を、半導体チップ３の四隅で観測することができる。この結果、半導体装置１の信頼性および歩留まりを向上させることができる。
また、図９などに示されるように、金属板６の第３部分（中間部）６Ａ３には、開口部（孔、貫通孔）１６が形成されている。金属板６の第３部分（中間部）６Ａ３において、開口部１６は、第１部分６Ａ１側から第２部分６Ａ２側に（すなわち第１方向Ｘに沿って）延在するように形成されており、好ましくは、第２方向Ｙの寸法よりも第１方向Ｘの寸法の方が大きい長方形状の平面形状を有している。金属板６において、開口部１６は、１つ以上形成することが好ましく、複数（ここでは３つ）形成されていればより好ましい。
開口部１６を設けたことにより、金属板６が熱応力によって変形し易くなるので、金属板６と半導体チップ３（のソースパッド電極３ｓ）との半田接続部（半田１１ｂ）や金属板６とリード部４のインナリード部４ａとの半田接続部（半田１１ｃ）への負担を低減させることができる。すなわち、応力・歪みを低下させることができるので、半導体装置１の信頼性を、より向上させることができる。
また、図８に示されるように、半導体チップ３（のソースパッド電極３ｓ）に金属板６が接合された状態（後述のステップＳ４の半田リフロー工程以降）で、金属板６に設けた開口部１６が、半導体チップ３の表面３ａに設けられたソースパッド電極３ｓの一部と平面的に重なっている。すなわち、半導体チップ３の上方から見て、金属板６の開口部１６から、半導体チップ３のソースパッド電極３ｓの一部が露出された状態となっている。換言すれば、平面的に見て、金属板６の開口部１６は、半導体チップ３の辺（リード部４のインナリード部４ａに対向する側の辺）を横切って、半導体チップ３のソースパッド電極３ｓに達するまで延在している。
このような開口部１６を設けたことにより、後述するステップＳ７のモールド（樹脂封止）工程を行なう前（好ましくは後述するステップＳ４の半田リフロー工程後で後述するステップＳ６のワイヤボンディング工程前）に、金属板６の第１部分６Ａ１と半導体チップ３のソースパッド電極３ｓとを接合する半田１１ｂの状態や量を、金属板６の開口部１６から外観検査により観察することができる。すなわち、半田１１ｂが過剰となっていないか（半田１１ｂがソースパッド電極３ｓ上の領域よりも外部に溢れていないか）を、金属板６の開口部１６から観察（確認）することができる。金属板６の開口部１６からの観察により、半田１１ｂが過剰となっていると判断された場合には、半導体チップ３の表面３ａのソースパッド電極３ｓと半導体チップ３の側面（この側面はドレイン電位となっている）とが半田１１ｂを介してショートする可能性があるため、選別、除去すればよく、以降の工程には、半田１１ｂの状態や量が良好と判断されたものだけを送ることができる。これにより、半導体装置１の信頼性をより向上させることができ、また、組み立ての最終工程まで半導体装置１を製造しなくとも短絡等の不良の発生を見つけることができるため、半導体装置１の製造コストを低減でき、半導体装置１の製造歩留まりを向上させることができる。
また、図９などに示されるように、金属板６の第１部分６Ａ１には、開口部（孔、貫通孔）１７が形成されている。この開口部１７は、好ましくは円形状の平面形状を有している。金属板６の第１部分６Ａ１において、開口部１７は、１つ以上形成することが好ましい。開口部１７を設けたことにより、金属板６が熱応力によって変形し易くなるので、金属板６と半導体チップ３（のソースパッド電極３ｓ）との半田接続部（半田１１ｂ）や金属板６とリード部４のインナリード部４ａとの半田接続部（半田１１ｃ）への負担を低減させることができる。すなわち、応力・歪みを低下させることができるので、半導体装置１の信頼性を、より向上させることができる。
また、図９などに示されるように、金属板６では、第２部分６Ａ２および第３部分６Ａ３にスリット（切り込み、分割溝）１８を設けている。すなわち、金属板６において、第２部分６Ａ２から、第３部分６Ａ３の途中までスリット１８を設けている。金属板６の第２部分６Ａ２および第３部分６Ａ３をスリット１８によって複数の部分に分割して、平面櫛の歯状としている。ここで、開口部１６，１７は、図９などに示されるように、周囲を金属板６を構成する金属板で囲まれているが、スリット１８は、一方の端部が金属板６を構成する金属板で囲まれずに開放されたものである。
金属板６にスリット１８を設けたことにより、金属板６が熱応力によって変形し易くなるので、金属板６と半導体チップ３（のソースパッド電極３ｓ）との半田接続部（半田１１ｂ）や金属板６とリード部４のインナリード部４ａとの半田接続部（半田１１ｃ）への負担を低減させることができる。すなわち、応力・歪みを低下させることができるので、半導体装置１の信頼性を、より向上させることができる。
また、金属板６にスリット１８を設けることで、半田１１ｃが金属板６の下面を伝って半導体チップ３まで移動していないかを、上記外観検査の際に、金属板６のスリット１８から確認（観察）することができる。これにより、半導体装置１の信頼性を更に向上させることができ、また、組み立ての最終工程まで半導体装置１を製造しなくとも短絡等の不良の発生を更に的確に見つけることができるため、半導体装置１の製造コストを更に低減でき、半導体装置１の製造歩留まりを更に向上させることができる。
また、図９に点線で示されるように、金属板６の第１部分６Ａ１の下面（半導体チップ３の表面３ａに対向する面）に突起（突起部、突出部、凸部）１９を設けることもできる。突起１９は、例えば円柱状または半球状の突起とすることができる。金属板６の第１部分６Ａ１の下面に突起１９を設けることにより、突起１９の高さで半田１１ｂの厚さが規定されるため、半田１１ｂの厚さを強制的に確保することができる。これにより、金属板６（第１部分６Ａ１）と半導体チップ３との対向面間の半田１１ｂを厚くすることができ、半田１１ｂの厚さを、金属板６（第１部分６Ａ１）と半導体チップ３との対向面内において均一にすることができる。このため、金属板６が半導体チップ３の表面３ａに対して傾くのを抑制または防止でき、また、金属板６と半導体チップ３（のソースパッド電極３ｓ）との接合力をより向上させることができる。
突起１９は、金属板６の第１部分６Ａ１の下面において、２個以上配置することが好ましく、また、突起１９の高さは同じであることが好ましく、これにより、金属板６が半導体チップ３の表面に対して傾かないようにすることができる。
次に、半導体チップ３の構成について説明する。
図１０は、半導体チップ３の要部断面図である。図１１は、半導体チップ３の他の要部断面図であり、絶縁膜２８よりも上層の構造が示されている。図１２は、図１１に金属板６およびワイヤ７を付加して示した断面図である。
図１０に示されるように、半導体チップ３を構成する半導体基板（以下、単に基板という）２１は、例えばヒ素（Ａｓ）が導入されたｎ＋型の単結晶シリコンなどからなる基板本体（半導体基板、半導体ウエハ）２１ａと、基板本体２１ａの主面上に形成された、例えばｎ−型のシリコン単結晶からなるエピタキシャル層（半導体層）２１ｂとを有している。このため、基板２１は、いわゆるエピタキシャルウエハである。このエピタキシャル層２１ｂの主面には、例えば酸化シリコンなどからなるフィールド絶縁膜（素子分離領域）２２が形成されている。このフィールド絶縁膜２２とその下層のｐ型ウエルＰＷＬ１とに囲まれた活性領域に、パワーＭＯＳＦＥＴを構成する複数の単位トランジスタセルが形成されており、パワーＭＯＳＦＥＴは、これら複数の単位トランジスタセルが並列に接続されることで形成されている。各単位トランジスタセルは、例えばトレンチゲート構造のｎチャネル型のパワーＭＯＳＦＥＴで形成されている。
上記基板本体２１ａおよびエピタキシャル層２１ｂは、上記単位トランジスタセルのドレイン領域としての機能を有している。基板２１（半導体チップ３）の裏面には、ドレイン電極用の裏面電極である裏面ドレイン電極３ｄが形成されている。この裏面ドレイン電極３ｄは、例えば基板２１の裏面から順にチタン（Ｔｉ）層、ニッケル（Ｎｉ）層および金（Ａｕ）層を積み重ねて形成されている。上記半導体装置１においては、半導体チップ３のこの裏面ドレイン電極３ｄは、上記半田１１ａを介して上記チップ搭載部２に接合されて電気的に接続される。
また、エピタキシャル層２１ｂ中に形成されたｐ型の半導体領域２３は、上記単位トランジスタセルのチャネル形成領域としての機能を有している。さらに、そのｐ型の半導体領域２３の上部に形成されたｎ＋型の半導体領域２４は、上記単位トランジスタセルのソース領域としての機能を有している。従って、半導体領域２４はソース用の半導体領域である。
また、基板２１には、その主面から基板２１の厚さ方向に延びる溝２５が形成されている。溝２５は、ｎ＋型の半導体領域２４の上面からｎ＋型の半導体領域２４およびｐ型の半導体領域２３を貫通し、その下層のエピタキシャル層２１ｂ中で終端するように形成されている。この溝２５の底面および側面には、例えば酸化シリコンからなるゲート絶縁膜２６が形成されている。また、溝２５内には、上記ゲート絶縁膜２６を介してゲート電極２７が埋め込まれている。ゲート電極２７は、例えばｎ型不純物（例えばリン）が添加された多結晶シリコン膜からなる。ゲート電極２７は、上記単位トランジスタセルのゲート電極としての機能を有している。フィールド絶縁膜２２上の一部にも、ゲート電極２７と同一層の導電性膜からなるゲート引き出し用の配線部２７ａが形成されており、ゲート電極２７とゲート引き出し用の配線部２７ａとは、一体的に形成されて互いに電気的に接続されている。なお、図１０の断面図には示されない領域において、ゲート電極２７とゲート引き出し用の配線部２７ａとは一体的に接続されている。ゲート引き出し用の配線部２７ａは、それを覆う絶縁膜２８に形成されたコンタクトホール２９ａを通じてゲート配線３０Ｇと電気的に接続されている。
一方、ソース配線３０Ｓは、絶縁膜２８に形成されたコンタクトホール２９ｂを通じてソース用のｎ＋型の半導体領域２４と電気的に接続されている。また、上記ソース配線３０Ｓは、ｐ型の半導体領域２３の上部であってｎ＋型の半導体領域２４の隣接間に形成されたｐ＋型の半導体領域３１に電気的に接続され、これを通じてチャネル形成用のｐ型の半導体領域２３と電気的に接続されている。ゲート配線３０Ｇおよびソース配線３０Ｓは、コンタクトホール２９ａ，２９ｂが形成された絶縁膜２８上にコンタクトホール２９ａ，２９ｂを埋めるように金属膜、例えばアルミニウム膜（またはアルミニウム合金膜）を形成し、この金属膜（アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜）をパターニングすることにより形成することができる。このため、ゲート配線３０Ｇおよびソース配線３０Ｓは、アルミニウム膜またはアルミニウム合金膜などからなる。
ゲート配線３０Ｇおよびソース配線３０Ｓはポリイミド樹脂などからなる保護膜（絶縁膜）３２により覆われている。この保護膜３２は、半導体チップ３の最上層の膜（絶縁膜）である。
保護膜３２の一部には、その下層のゲート配線３０Ｇやソース配線３０Ｓの一部が露出されるような開口部３３が形成されており、この開口部３３から露出するゲート配線３０Ｇ部分が、ゲート電極用のパッドである上記ゲートパッド電極３ｇであり、開口部３３から露出するソース配線３０Ｓ部分が、ソース電極用のパッドである上記ソースパッド電極３ｓである。
ゲートパッド電極３ｇおよびソースパッド電極３ｓの表面には（すなわち開口部３３の底部で露出するゲート配線３０Ｇ部分およびソース配線３０Ｓ部分上には）、メッキ法などで金属層３４が形成されている。金属層３４は、ゲート配線３０Ｇやソース配線３０Ｓ上に形成された金属層３４ａと、その上に形成された金属層３４ｂとの積層膜によって形成されている。下層の金属層３４ａは、例えばニッケル（Ｎｉ）からなり、主として下地のゲート配線３０Ｇやソース配線３０Ｓのアルミニウムの酸化を抑制または防止する機能を有している。また、その上層の金属層３４ｂは、例えば金（Ａｕ）からなり、主として下地の金属層３４ａのニッケルの酸化を抑制または防止する機能を有している。
半導体装置１においては、図１２に示されるように、半導体チップ３のソースパッド電極３ｓに金属板６が半田１１ｂを介して接合され、半導体チップ３のゲートパッド電極３ｇにワイヤ７が接続される。
ゲートパッド電極３ｇおよびソースパッド電極３ｓの表面に金属層３４を形成したことにより、ゲート配線３０Ｇやソース配線３０Ｓのアルミニウムの表面の酸化を抑制または防止することができる。このため、ソースパッド電極３ｓに対する半田１１ｂの接着性（半田濡れ性）を向上させることができるので、金属板６とソースパッド電極３ｓとの接着力を向上させることができる。また、金属板６とソースパッド電極３ｓとの接続部分での抵抗値の増大を回避することができる。
半導体チップ３に形成された上記単位トランジスタの動作電流は、ドレイン用のエピタキシャル層２１ｂとソース用のｎ＋型の半導体領域２４との間をゲート電極２７の側面（すなわち、溝２５の側面）に沿って基板２１の厚さ方向に流れるようになっている。すなわち、チャネルが半導体チップ３の厚さ方向に沿って形成される。
このように、半導体チップ３は、トレンチ型ゲート構造を有する縦型のＭＯＳＦＥＴ（パワーＭＯＳＦＥＴ）が形成された半導体チップである。ここで、縦型のＭＯＳＦＥＴとは、ソース・ドレイン間の電流が、半導体基板（基板２１）の厚さ方向（半導体基板の主面に略垂直な方向）に流れるＭＯＳＦＥＴに対応する。
次に、本実施の形態の半導体装置の製造工程（組立工程）について説明する。
図１３は、本実施の形態の半導体装置の製造工程（組立工程）を示す製造プロセスフロー図（工程フロー図）である。図１４は、本実施の形態の半導体装置の製造（組立）に用いられるリードフレーム４１の平面図（上面図）であり、図１５は、リードフレーム４１の断面図である。図１４には、リードフレーム４１のうち、一つの半導体パッケージに対応する領域（そこから１つの半導体装置１が製造される領域）が示されている。実際には、リードフレーム４１は、図１４に示される構造を単位構造として、この単位構造が複数連結された（繰り返された）多連のリードフレームである。また、図１５の断面図は、図１４に示されるＡ２−Ａ２線に沿った断面にほぼ対応し、上記図３にほぼ相当する断面図である。また、図１４は平面図であるが、図面を見易くするために、図１４においてはリードフレーム４１にハッチングを付して示してある。
半導体装置１を製造（組立）するには、まず、リードフレーム４１および半導体チップ３を用意する（図１３のステップＳ１）。
半導体装置１の製造に用いられるリードフレーム４１は、半導体装置１を構成するのに必要なチップ搭載部２およびリード部４，５を一体的に有している。すなわち、図１４および図１５に示されるように、リードフレーム４１は、フレーム枠４２と、フレーム枠４２に一体的に連結（接続）されたチップ搭載部２およびリード部４，５とを有している。また、リードフレーム４１は、複数のアウタリード部４ｂ同士および複数のアウタリード部５ｂ同士を連結するタイバー（ダムバー、連結部）４３を有しており、隣り合うアウタリード部４ｂ同士はタイバー４３で連結され、隣り合うアウタリード部５ｂ同士はタイバー４３で連結されている。また、チップ搭載部２は、吊りリード１２を介してフレーム枠４２に連結（接続）されている。リードフレーム４１を構成するチップ搭載部２、リード部４，５、吊りリード１２、フレーム枠４２およびタイバー４３は、同じ材料により一体的に形成されている。リードフレーム４１は、銅合金で形成されており、これにより、加工しやすい、熱伝導性が高い、および比較的安価であるという利点を得られる。
また、リードフレーム４１には、後述するリードフレーム４１の切断を容易とするために、切断予定位置に沿って開口部４４が設けられている。リードフレーム４１は、銅合金板を例えば成形（プレス加工）またはエッチングなどにより所定の形状に加工するなどにより、製造することができる。また、リードフレーム４１のチップ搭載部２およびリード部４，５には、電解メッキ法などを用いて上記メッキ層１４が形成されているが、ここではリードフレーム４１における上記メッキ層１４の図示は省略している。
また、半導体チップ３は、半導体ウエハ（半導体基板）に必要な半導体素子（ここではトレンチ型ゲート構造を有する縦型のパワーＭＩＳＦＥＴなど）などを形成してから、ダイシングなどにより半導体ウエハを各半導体チップに分離することなどにより、準備することができる。半導体チップ３の具体的な構成については上述したので、ここではその説明は省略する。
ステップＳ１において、先にリードフレーム４１を準備してから半導体チップ３を準備しても、先に半導体チップ３を準備してからリードフレーム４１を準備しても、あるいは、リードフレーム４１と半導体チップ３とを同時に準備してもよい。
ステップＳ１でリードフレーム４１および半導体チップ３を準備した後、リードフレーム４１のチップ搭載部２上に、半導体チップ３をダイボンディングする（図１３のステップＳ２）。図１６および図１７は、それぞれステップＳ２のダイボンディング工程を行なった段階の平面図（図１６）および断面図（図１７）であり、上記図１４および図１５に対応する平面図および断面図が示されている。
ステップＳ２のダイボンディング工程では、半導体チップ３を、半導体チップ３の裏面３ｂがリードフレーム４１のチップ搭載部２（の上面２ａ）と対向するように、リードフレーム４１のチップ搭載部２の上面２ａ上に接合材（ここでは半田１１ｄ）を介して搭載する。
具体的には、チップ搭載部２の上面２ａ上（より特定的にはチップ搭載部２の上面２ａに設けた上記メッキ層１４上）に、半田ワイヤ（ワイヤ状の半田）などを配置（塗布、供給）してから、チップ搭載部２の上面２ａ（の上記メッキ層１４）上に、半田ワイヤを介して半導体チップ３を搭載（配置）する。なお、半導体チップ３は、その表面３ａを上に向け、かつ、その裏面３ｂをチップ搭載部２（の上面２ａ）に対向させた状態で、半田ワイヤを介してチップ搭載部２の上面２ａ上に搭載される。この際、半導体チップ３を例えば３４０〜４１０℃程度に加熱しながら、半田ワイヤが配置されているチップ搭載部２の上面２ａに半導体チップ３を押し付けることで、半田ワイヤが溶融され、この半田ワイヤが溶融、固化（再固化）することで形成された半田（半田層、第３半田）１１ｄによって、半導体チップ３はチップ搭載部２の上面２ａに接合される。他の形態として、上記半田ワイヤの代わりに半田ペーストを用いることもできる。半田１１ｄは、例えば鉛（Ｐｂ）−錫（Ｓｎ）−銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）系の半田を主材料として形成することができる。
ステップＳ２のダイボンディング工程の後、半田ペースト（半田）１１ｅ，１１ｆを介して半導体チップ３およびリード部４のインナリード部４ａ上に、両者をまたぐように、金属板６を搭載（配置）する（図１３のステップＳ３）。すなわち、半導体チップ３のソースパッド電極３ｓ上に半田ペースト（第１半田）１１ｅを介し、リード部４のインナリード部４ａ上に半田ペースト（第２半田）１１ｆを介して、金属板６を配置する。図１８および図１９は、それぞれステップＳ３の金属板６搭載工程を行なった段階の平面図（図１８）および断面図（図１９）であり、上記図１４および図１５に対応する平面図および断面図が示されている。
ステップＳ３の金属板６搭載工程では、まず、半導体チップ３のソースパッド電極３ｓ上に半田ペースト１１ｅを、リード部４のインナリード部４ａの上面（の上記メッキ層１４）上に半田ペースト１１ｆを、それぞれ配置（塗布、供給）する。半田ペースト１１ｅを先に配置しても、半田ペースト１１ｆを先に配置しても、あるいは半田ペースト１１ｅと半田ペースト１１ｆとを同時に配置してもよい。半田ペースト１１ｅと半田ペースト１１ｆとは、同じ半田ペースト材料により形成されていれば、半田ペースト１１ｅ，１１ｆの配置工程を簡略化できるので、より好ましい。それから、金属板６と半導体チップ３との平面位置を合わせ、半導体チップ３およびリード部４のインナリード部４ａ上に、半田ペースト１１ｅ，１１ｆを介して金属板６を搭載（配置）する。半田ペースト１１ｅ，１１ｆの粘着性により、金属板６は、半導体チップ３およびリード部４のインナリード部４ａに仮接着（仮固定）される。
また、金属板６を用意してから、ステップＳ３の金属板６の搭載工程を行なう。このため、金属板６を用意するのは、ステップＳ２の後、ステップＳ２と同時、ステップＳ２の前、ステップＳ１の後、ステップＳ１と同時、あるいはステップＳ１の前であってもよい。金属板６は、例えば、多数の金属板６を一体的に連結したフレーム（金属板６用のフレーム）を用意し、そこから金属板６を切り離すことで用意することができる。この金属板６用のフレームは、金属板６と同様、銅（好ましくは無酸素銅）により形成されている。また、半田ペースト１１ｅ，１１ｆをソースパッド電極３ｓおよびインナリード部４ａ上に塗布するまで、金属板６を金属板６用のフレームに連結された状態としておき、半田ペースト１１ｅ，１１ｆの塗布後、金属板６用のフレームから金属板６を切り離してこの金属板６を真空吸着して移送し、半田ペースト１１ｅ，１１ｆを介して半導体チップ３およびインナリード部４ａ上に配置することもできる。
ステップＳ３の金属板６搭載工程の後、熱処理として半田リフロー処理（熱処理）を行う（図１３のステップＳ４）。ステップＳ４の半田リフロー処理は、半田ペースト１１ｅ，１１ｆを溶融する熱処理である。図２０は、ステップＳ４の半田リフロー処理を行なった段階（直後）の断面図であり、上記図１５に対応する断面図が示されている。
ステップＳ４の半田リフロー処理により、半田ペースト１１ｅ，１１ｆが溶融、固化（再固化）され、上記半田１１ｂ，１１ｃとなる。すなわち、ステップＳ３の金属板６搭載工程において、金属板６と半導体チップ３のソースパッド電極３ｓとの間に介在させた半田ペースト１１ｅが、ステップＳ４の半田リフロー処理（熱処理）で溶融、固化（再固化）して、上記半田１１ｂとなる。また、ステップＳ３の金属板６搭載工程において、金属板６とリード部４のインナリード部４ａとの間に介在させた半田ペースト１１ｆが、ステップＳ４の半田リフロー処理で溶融、固化（再固化）して、上記半田１１ｃとなる。また、半導体チップ３とチップ搭載部２との間に介在していた上記半田１１ｄが、ステップＳ４の半田リフロー処理によって、溶融（再溶融）、固化（再固化）して、上記半田１１ａとなる。
このように、ステップＳ４の半田リフロー処理（熱処理）を行なうことで、金属板６が、半田１１ｂ（すなわち半田ペースト１１ｅが溶融してから固化したもの）を介して半導体チップ３のソースパッド電極３ｓに接合され、半田１１ｃ（すなわち半田ペースト１１ｆが溶融してから固化したもの）を介してリード部４のインナリード部４ａに接合される。また、半導体チップ３の裏面ドレイン電極３ｄが、半田１１ａ（すなわち半田１１ｄが溶融してから固化したもの）を介してチップ搭載部２に接合される。ここで、金属板６の第１部分６Ａ１の裏面（下面）が、半田１１ｂを介して半導体チップ３の表面３ａのソースパッド電極３ｓに接合（接着）され、金属板６の第２部分６Ａ２の裏面（下面）が、半田１１ｃを介してリード部４のインナリード部４ａに接合（接着）される。
また、上記ステップＳ２のダイボンディング工程の段階では、上記半田１１ｄによる半導体チップ３とチップ搭載部２との接合力が十分ではなかったとしても、ステップＳ４の半田リフロー処理によって、上記半田１１ｄを、再溶融、再固化することで、半田１１ｄ（すなわち上記半田１１ａ）が半導体チップ３の裏面３ｂの全体に濡れ拡がり、半田１１ａによる半導体チップ３とチップ搭載部２との接合力が向上される。これにより、半導体チップ３をチップ搭載部２にしっかりと固定することができる。
従って、ステップＳ４の半田リフロー処理の温度は、少なくとも半田ペースト１１ｅ，１１ｆ（を構成する半田）の融点以上の温度で行なうことが必要であるが、半田ペースト１１ｅ，１１ｆ（を構成する半田）の融点以上でかつ半田１１ｄの融点以上の温度で行なうことが好ましい。これにより、ステップＳ４の半田リフロー処理で、半田ペースト１１ｅ，１１ｆだけでなく、半田１１ｄも溶融させることができる。なお、半田ペースト１１ｅ（を構成する半田）の融点は、半田１１ｂの融点と同じであり、半田ペースト１１ｆ（を構成する半田）の融点は、半田１１ｃの融点と同じであり、半田１１ｄの融点は、半田１１ａの融点と同じである。
半田ペースト１１ｅ，１１ｆ（半田１１ｂ，１１ｃ）は、例えば鉛（Ｐｂ）−錫（Ｓｎ）系の半田を主材料として形成することができ、半田ペースト１１ｅ，１１ｆ（半田１１ｂ，１１ｃ）を構成する半田の融点は、例えば３２０℃程度とすることができる。ステップＳ４の半田リフローの温度は、例えば３４０〜３８０℃程度とすることができる。
ステップＳ４の半田リフロー処理により、半導体チップ３がチップ搭載部２にしっかりと固着（接合）されるとともに、金属板６が、半導体チップ３およびリード部４のインナリード部４ａに固着（接合）される。
ステップＳ４の半田リフロー処理の後、洗浄処理を施す（図１３のステップＳ５）。ステップＳ５の洗浄処理では、ステップＳ４の半田リフロー処理で生じたフラックスを、例えばアルコール溶液等に浸漬することで除去することができる。更にその後、プラズマ洗浄処理を施すことで、半導体チップ３のゲートパッド電極３ｇやリード部５における上記メッキ層１４の金属面を表出させて、ワイヤボンディングを行ないやすくすることもできる。
ステップＳ５の洗浄工程の後、ワイヤボンディング工程を行なう（図１３のステップＳ６）。図２１および図２２は、それぞれステップＳ６のワイヤボンディング工程を行なった段階の平面図（図２１）および断面図（図２２）であり、上記図１４および図１５に対応する平面図および断面図が示されている。なお、図２１では、後述するステップＳ７のモールド工程で形成される封止樹脂部８の外形位置を点線で示してあり、この点線内の領域が封止樹脂部８で封止されることになる。
ステップＳ６のワイヤボンディング工程では、半導体チップ３のゲートパッド電極３ｇとリード部５（上記リード部１５に対応するリード部５）のインナリード部５ａとの間を、ワイヤ７で電気的に接続する。
ステップＳ６のワイヤボンディング工程は、少なくとも、ステップＳ２のダイボンディング工程の後で、かつ後述するステップＳ７のモールド工程の前に行なうことが必要である。但し、ここで説明したように、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５の後で、ステップＳ６のワイヤボンディング工程を行なうことが好ましい。もしも、ステップＳ６のワイヤボンディング工程の後にステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５を行なった場合には、ステップＳ３の金属板６の搭載時に金属板６がワイヤ７に接触してワイヤ７が変形してしまうおそれがあり、また、金属板６の半田接続後のステップＳ５の洗浄処理の際にワイヤ７にストレスが加わる可能性がある。それに対して、本実施の形態のように、ステップＳ３，Ｓ４で金属板６を半田接続した後（ステップＳ５の洗浄処理後）に、ステップＳ６でワイヤ７を接続することにより、金属板６の接触に起因するワイヤ７の変形不良を防止できる。また、金属板６の半田接続後のステップＳ５の洗浄処理の際にはワイヤ７が形成されていないので、洗浄処理時にワイヤ７にストレスが加わることもない。このため、半導体装置１の信頼性および歩留まりを高めることができる。
ステップＳ６のワイヤボンディング工程の後、モールド工程（樹脂封止工程、例えばトランスファモールド工程）を行って封止樹脂部８を形成し、半導体チップ３、金属板６およびワイヤ７を、封止樹脂部８で封止する（図１３のステップＳ７）。図２３および図２４は、それぞれステップＳ７のモールド工程を行なった段階の平面図（図２３）および断面図（図２４）であり、上記図１４および図１５に対応する平面図および断面図が示されている。封止樹脂部８の構成については、上述したので、ここではその説明は省略する。
ステップＳ７のモールド工程の後、封止樹脂部８から露出するリードフレーム４１（チップ搭載部２およびリード部４，５）の表面に、半田めっき層などのメッキ層（図示省略）を形成する（図１３のステップＳ８）。
ステップＳ８のめっき処理の後、封止樹脂部８の外部において、リードフレーム４１を切断する（図１３のステップＳ９）。すなわち、封止樹脂部８の外部のリードフレーム４１を切断する。図２５および図２６は、それぞれステップＳ９の切断工程を行なった段階の平面図（図２５）および断面図（図２６）であり、上記図１４および図１５に対応する平面図および断面図が示されている。
ステップＳ９の切断工程では、リードフレーム４１のタイバー４３を切断してから、所定の長さのアウタリード部４ｂ，５ｂが半導体装置１側に残るように、リード部４，５を所定の位置で切断する。ステップＳ９の切断工程により、リード部４，５はリードフレーム４１（のフレーム枠４２）から分離され、封止樹脂部８の側面からリード部４，５のアウタリード部４ｂ，５ｂが突出した状態となる。
また、ステップＳ９の切断工程では、リード部４，５を切断するだけでなく、封止樹脂部８から突出する部分の吊りリード１２も切断する。ステップＳ９の切断工程で吊りリード１２を切断する際には、切断後に吊りリード１２が封止樹脂部８の側面から突出しないようにする。このため、吊りリード１２の切断面は、封止樹脂部８の側面で露出する。また、ステップ９の切断工程では、封止樹脂部８の側面から突出する部分のチップ搭載部２も切断する。これにより、封止樹脂部８に封止されているチップ搭載部２は、リードフレーム４１（のフレーム枠４２）から分離される。また、封止樹脂部８の側面からチップ搭載部２が若干突出する位置で、チップ搭載部２を切断することもでき、図２５はこの場合に相当する。
ステップＳ９の切断工程の後、封止樹脂部８から突出するリード部４，５のアウタリード部４ｂ，５ｂを折り曲げ加工（リード加工）する（図１３のステップＳ１０）。これにより、上記図１〜図７を参照して説明したような、個片化された本実施の形態の半導体装置（半導体パッケージ）１が得られる（製造される）。
図２７は、本実施の形態の半導体装置１を、実装基板（配線基板）５１に実装した状態を示す断面図（側面断面図）であり、上記図３に対応する断面が示されている。
図２７に示される半導体装置１を実装するための実装基板５１は、配線基板（例えば多層配線基板）であり、半導体装置１を実装する実装面である上面５１ａに、複数の基板側端子（端子）５２を有している。基板側端子５２は、導電体パターンにより形成されており、リード部４（のアウタリード部４ｂ）に接続するための基板側端子５２ｓと、リード部５（のアウタリード部５ｂ）に接続するための基板側端子５２ｇと、封止樹脂部８の裏面８ｂから露出するチップ搭載部２の下面２ｂに接続するための基板側端子５２ｄとを有している。
半導体装置１を実装基板５１に実装するには、実装基板５１の複数の基板側端子５２上に半田ペーストを印刷法などで供給してから、実装基板５１上に半導体装置１を搭載（配置）し、その後、熱処理として半田リフロー処理を行う。これにより、図２７に示されるように、半導体装置１が実装基板５１に実装（半田実装）され、半導体装置１が実装基板５１に固定されるとともに、リード部４，５のアウタリード部４ｂ，５ｂ（の下面）と、封止樹脂部８の裏面８ｂで露出するチップ搭載部２の下面２ｂとが、それぞれ実装基板５１の基板側端子５２に半田５３を介して接続（接合）される。この際、リード部４のアウタリード部４ｂ（の下面）は、実装基板５１の基板側端子５２ｓに半田５３を介して接合（半田接続）されて電気的に接続される。また、リード部５のアウタリード部５ｂ（の下面）は、実装基板５１の基板側端子５２ｇに半田５３を介して接合（半田接続）されて電気的に接続される。また、チップ搭載部２の下面２ｂは、実装基板５１の端子５２ｄに半田５３を介して接合（半田接続）されて電気的に接続される。
これにより、半導体装置１内の半導体チップ３のソースパッド電極３ｓを、半田１１ｂ、金属板６、半田１１ｃ、リード部４および半田５３を介して、実装基板５１の基板側端子５２ｓに電気的に接続することができる。また、半導体装置１内の半導体チップ３のゲートパッド電極３ｇを、ワイヤ６、リード部５および半田５３を介して、実装基板５１の基板側端子５２ｇに電気的に接続することができる。また、半導体装置１内の半導体チップ３の裏面ドレイン電極３ｄを、半田１１ａ、チップ搭載部２および半田５３を介して、実装基板５１の基板側端子５２ｄに電気的に接続することができる。また、半導体装置１内の半導体チップ３で生じた熱を、半田１１ａ、チップ搭載部２、半田５３および基板側端子５２ｄを介して実装基板５１に放熱させることができ、また、半田１１ｂ、金属板６、半田１１ｃ、リード部４、半田５３および基板側端子５３ｓを介して実装基板５１に放熱させることができるので、半導体装置１の放熱特性を向上させることができる。また、実装基板５１の上面５１ａの半導体装置１搭載領域以外の領域に、必要に応じて半導体装置１以外の電子部品など搭載することもできる。
実装基板５１に半導体装置１を実装する際の半田リフロー工程では、実装用の半田５３は溶融させるが、半導体装置１の内部の半田１１ａ，１１ｂ，１１ｃは溶融しないようにすることが、半導体装置１の信頼性を向上させる上で、好ましい。このため、半導体装置１の内部の半田１１ａ，１１ｂ，１１ｃの融点は、半導体装置１実装用の半田５３の融点よりも高く、かつ、実装基板５１などに半導体装置１を実装する際の半田リフロー工程の温度（リフロー温度、熱処理温度）よりも高いことが、好ましい。従って、半導体装置１の内部の半田１１ａ，１１ｂ，１１ｃには、高融点半田を用いることが好ましく、例えば、半田１１ａ，１１ｂ，１１ｃの融点を３００℃以上とすることが好ましい。
次に、本実施の形態の半導体装置１およびその製造工程の特徴と効果について、より詳細に説明する。
半導体チップの表面の電極パッド（本実施の形態ではソースパッド電極３ｓ）とリード端子（本実施の形態ではリード部４）との間を電気的に接続する導電性部材として、金属板を用いれば、ボンディングワイヤを用いた場合に比べて、導通損失を低減し、半導体装置の電気的特性を向上させることができる。半導体チップの電極パッド（本実施の形態ではソースパッド電極３ｓ）およびリード端子（本実施の形態ではリード部４）への金属板の接合には、電気伝導性の向上および接合強度の向上などのために、半田を用いることが好ましい。
しかしながら、本発明者の検討によれば、金属板を半導体チップの電極パッドおよびリード端子に半田接続した後で、機械的、熱的応力がこの金属板に生じ、この応力が半導体チップの電極パッドおよびリード端子と金属板との間の半田接続部で剥離を発生させる可能性があることが分かった。この金属板の半田接続部の剥離箇所は、発生時は微小であっても、半導体装置の完成後にその半導体装置を高温高湿負荷試験のような負荷試験にかけると、その剥離箇所を起点として剥離領域が拡大する可能性がある。このため、半導体装置の信頼性を高めるためには、金属板の半田接続部の剥離をできるだけ防止することが必要である。
本発明者が、金属板の半田接続部の剥離の生じやすさと、金属板の硬度（ビッカース硬さ）との関係について調べたところ、金属板６の硬度が高いと、金属板６の半田接続部の剥離が生じやすいが、金属板６の硬度を低くして金属板６を変形しやすくすると、金属板６の半田接続部の剥離が生じにくくなることが分かった。これは、金属板６の硬度を低くして金属板６が変形しやすくしておくと、半導体装置の組立工程中に金属板６に機械的、熱的応力が生じたとしても、この応力を金属板６の変形によって吸収でき、金属板６の半田接続部にかかる応力を低減でき、金属板６の半田接続部の剥離が生じにくくなるためと考えられる。
そこで、本実施の形態では、金属板６の硬度を低くすることで、金属板６の半田接続部の剥離を生じにくくしている。
一方、リードフレーム４１は、硬度が低いと変形しやすくなる。リードフレーム４１が変形してしまうと、半導体装置１の組み立て中にリードフレーム４１を搬送しにくくなり、搬送不良を生じる可能性があり、これは、半導体装置１を製造しにくくしてしまう（すなわち半導体装置１の組立性を低下させてしまう）。
そこで、本実施の形態では、チップ搭載部２およびリード部４，５を含むリードフレーム４１の硬度を高くすることで、リードフレーム４１の変形を防止し、半導体装置１の製造しやすさ（半導体装置１の組立性）を向上している。
すなわち、本実施の形態では、金属板６とチップ搭載部２およびリード部４，５とを同じ硬度にするのではなく、金属板６の硬度（ビッカース硬さ）を、チップ搭載部２およびリード部４，５を含むリードフレーム４１の硬度（ビッカース硬さ）よりも低くする。これにより、金属板６の半田接続部の剥離防止による半導体装置１の信頼性向上と、半導体装置１の製造しやすさ（組立性）の向上とを、両立させることができる。
但し、金属板６として、単に硬度が低い金属板を使用しただけでは、半導体製造装置で、金属板６を取り扱いにくくなってしまう。例えば、金属板６は、多数の金属板６を連結したフレームから切り離すことで用意することができるが、硬度が低いと、このフレームが変形しやすいため、搬送しにくくなる。また、上記ステップＳ３の金属板６搭載工程では、金属板６の変形を防止しながら、金属板６を半導体チップ３およびインナリード部４ａ上に搭載する必要があるが、金属板６の硬度が低いと、金属板６が機械的に変形されやすいため、上記ステップＳ３の金属板６の搭載工程を行ないづらくなる。このため、上記ステップＳ３の金属板６搭載工程までは、金属板６の硬度は、高いことが望ましい。そこで、本実施の形態では、金属板６の材料や特性と、半導体装置１の製造工程とを以下のように工夫することで、この問題を解決している。
リードフレーム４１および金属板６は、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金によって形成すれば、加工しやすい、熱伝導性が高い、および比較的安価であるという利点を得られるが、銅（Ｃｕ）は、不純物を添加すると、熱伝導率は下がるが、耐熱性および耐腐食性が向上するという特徴がある。また、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金は、加熱すると硬度（ビッカース硬さ）が低下するという特徴がある。
図２８は、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金を熱処理したときの、熱処理温度と硬度との関係を示すグラフである。図２８のグラフの横軸は、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金の熱処理温度に対応し、図２８のグラフの縦軸は、熱処理された銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金の硬度（ビッカース硬さ）に対応し、それぞれ任意単位で示されている。図２８のグラフのＨ０は、熱処理前の硬度である初期硬度（初期のビッカース硬さ）である。
図２８のグラフからも分かるように、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金は、熱処理すると、硬度が低下する傾向があるが、ある温度領域（すなわち軟化温度Ｔ０近傍）以上の温度で熱処理を行うと、硬度が急激に低下する特徴がある。
ここで、熱処理前の室温での硬度（ビッカース硬さ）である初期硬度Ｈ０を基準にし、熱処理した後の室温での硬度（ビッカース硬さ）が初期硬度Ｈ０の８０％（すなわち０．８Ｈ０）となるときの、その施した熱処理の温度（熱処理温度）を、軟化温度（軟化点）Ｔ０と定義している。なお、軟化温度Ｔ０を算出するための熱処理は、熱処理温度での保持時間を５分程度としている。
従って、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金からなる部材を、その部材の軟化温度Ｔ０で熱処理すると、その部材は軟化して、硬度が熱処理前の初期硬度Ｈ０の８０％（すなわち０．８Ｈ０）となり、軟化温度Ｔ０よりも高い温度で熱処理すると、硬度が熱処理前の初期硬度Ｈ０の８０％未満（すなわち０．８Ｈ０未満）となる。逆に、銅（Ｃｕ）または銅（Ｃｕ）合金からなる部材を、その部材の軟化温度Ｔ０よりも低い温度で熱処理しても、硬度は熱処理前の初期硬度Ｈ０の８０％（すなわち０．８Ｈ０）よりも高い。また、熱処理（加熱）によって軟化した部材は、熱処理後に室温まで冷却されても、硬度は初期硬度Ｈ０には戻らず、軟化した状態のままである。
銅（Ｃｕ）および銅（Ｃｕ）合金のこのような特性を利用し、本実施の形態では、後述する図２９のグラフに示されるように、ステップＳ３の金属板６搭載工程で用いる金属板６の軟化温度（軟化点）Ｔ１を、ステップＳ１で用意されたリードフレーム４１の軟化温度（軟化点）Ｔ２と同じにはしない。そして、ステップＳ３の金属板６搭載工程で用いる金属板６の軟化温度Ｔ１を、ステップＳ１で用意されたリードフレーム４１の軟化温度Ｔ２よりも低くする（すなわちＴ１＜Ｔ２）。金属板６とリードフレーム４１の軟化温度に差をつけるのは、半導体装置１の組立工程（製造工程）中にリードフレーム４１はほとんど軟化しないが、金属板６は軟化できるようにし、金属板６とリードフレーム４１の硬度の低下率に差をつけるためである。
図２９は、金属板６とリードフレーム４１の熱処理温度と硬度との関係を示すグラフであり、上記図２８のグラフに対応するものである。図２９のグラフの横軸は熱処理温度に対応し、図２９のグラフの縦軸は金属板６またはリードフレーム４１の硬度（ビッカース硬さ）に対応し、それぞれ任意単位で示されている。
図２９のグラフに示されるＴ１はステップＳ３の金属板６搭載工程で用いる金属板６の軟化温度であり、Ｔ２はステップＳ１で用意されたリードフレーム４１の軟化温度であり、Ｔ３はステップＳ４の半田リフローの温度（すなわちステップＳ４での熱処理温度または加熱温度）である。また、図２９のグラフに示されるＨ１は、ステップＳ３の金属板６搭載工程で用いる金属板６の初期硬度であり、ステップＳ３の搭載工程直前の金属板６の硬度（室温での硬度）に対応する。なお、ステップＳ４の半田リフローまでは金属板６はほとんど加熱されないため、ステップＳ４の半田リフローを行なう直前まで金属板６の硬度はほとんど変わらず、ステップＳ４の半田リフロー直前の金属板６の硬度も、初期硬度Ｈ１にほぼ対応する。また、図２９のグラフに示されるＨ２は、ステップＳ１で用意されたリードフレーム４１の初期硬度であり、ステップＳ１で用意された段階のリードフレーム４１の硬度（室温での硬度）に対応し、また、ステップＳ２のダイボンディング工程直前のリードフレーム４１の硬度に対応する。また、図２９のグラフに示されるＨ３は、ステップＳ４の半田リフロー工程後の金属板６の硬度（室温での硬度）に対応する。
また、軟化温度Ｔ１，Ｔ２の定義は、上記軟化温度Ｔ０の定義と同様である。従って、図２９からも分かるように、ステップＳ３の金属板６搭載工程で用いる金属板６の軟化温度Ｔ１とは、ステップＳ３の金属板６搭載工程で用いる金属板６を熱処理したときに、その金属板６の硬度を、熱処理前の初期硬度Ｈ１の８０％（すなわち０．８Ｈ１）に低下させ得る熱処理の温度に対応する。また、ステップＳ１で用意されたリードフレーム４１の軟化温度Ｔ２とは、ステップＳ１で用意されたリードフレーム４１を熱処理したときに、そのリードフレーム４１の硬度を、熱処理前の初期硬度Ｈ２の８０％（すなわち０．８Ｈ２）に低下させ得る熱処理の温度に対応する。
リードフレーム４１は、銅合金により形成されているので、半導体装置１の組み立て中に、リードフレーム４１がリードフレーム４１の軟化温度Ｔ２以上の温度に加熱されてしまうと、リードフレーム４１の硬度が低下してリードフレーム４１が軟化してしまう。半導体装置１の製造途中でリードフレーム４１が軟化してしまうと、軟化した以降の工程で、リードフレーム４１が軟らかいことに起因した搬送不良を生じやすくなる。すなわち、リードフレーム４１が軟化してしまうと、リードフレーム４１が変形しやすくなるが、リードフレーム４１が変形してしまうと、半導体装置１の組み立て途中のリードフレーム４１を搬送しにくくなり、搬送不良を生じる可能性がある。このため、リードフレーム４１は、半導体装置１の組立工程中に軟化せず、初期硬度Ｈ２を維持することが好ましい。
そこで、本実施の形態では、ステップＳ１で用意されたリードフレーム４１の軟化温度Ｔ２を高くし、リードフレーム４１が半導体装置１の組立工程中（ステップＳ１〜Ｓ９）に軟化温度Ｔ２以上の温度にならないようにする。すなわち、ステップＳ１で用意されたリードフレーム４１の軟化温度Ｔ２を、半導体装置１の組立工程中にリードフレーム４１が到達する最高温度よりも高くするのである。半導体装置１の組立工程中にリードフレーム４１が特に高温になり得るのは、ステップＳ２のダイボンディング工程およびステップＳ４の半田リフロー工程である。このため、ステップＳ１で用意されたリードフレーム４１の軟化温度Ｔ２を、ステップＳ２のダイボンディング工程での加熱温度（ステップＳ２でリードフレーム４１が達する温度）およびステップＳ４の半田リフローの温度Ｔ３よりも高くする。また、ステップＳ２のダイボンディング工程でのリードフレーム４１の加熱時間は比較的短いのに比べて、ステップＳ４の半田リフロー工程でのリードフレーム４１の加熱時間は長いため、特にステップＳ４の半田リフロー工程でリードフレーム４１が軟化されやすいことから、ステップＳ１で用意されたリードフレーム４１の軟化温度Ｔ２を、ステップＳ４の半田リフローの温度Ｔ３よりも高くすることが、特に重要である。これにより、ステップＳ２のダイボンディング工程およびステップＳ４の半田リフロー工程で、リードフレーム４１が、リードフレーム４１の軟化温度Ｔ２以上の温度にならず、それによって、これら高温の工程（ステップＳ２，Ｓ４）によりリードフレーム４１が軟化するのを防止することができる。
このようにすることで、リードフレーム４１が半導体装置１の組立工程中に軟化温度Ｔ２以上の温度にならず、半導体装置１の組立工程（製造工程）に伴う加熱によりリードフレーム４１が軟化するのを防止でき、半導体装置１の組立工程（製造工程）中にリードフレーム４１の高い初期硬度Ｈ２をほぼ維持することができる。このため、半導体装置１の組立工程（製造工程）中に、リードフレーム４１が変形しにくく、搬送不良が生じるのを防止することができる。
特に、上述のように半導体装置１の実装基板５１への実装時の半田リフロー工程で半導体装置１内の半田１１ａ，１１ｂ，１１ｃが溶融するのを防止するために、半田１１ａ，１１ｂ，１１ｃに高融点半田、例えば融点が３００℃以上の半田を用いる場合には、ステップＳ２のダイボンディング工程での加熱温度およびステップＳ４の半田リフローの温度Ｔ３を、その高融点半田の融点よりも更に高くする必要がある。このように、ステップＳ２のダイボンディング工程での加熱温度やステップＳ４の半田リフローの温度Ｔ３を高くする場合であっても、リードフレーム４１の軟化温度Ｔ２を、上記ステップＳ２のダイボンディング工程での加熱温度（ステップＳ２でリードフレーム４１が達する温度）およびステップＳ４の半田リフローの温度Ｔ３よりも高くするのである。
なお、チップ搭載部２およびリード部４，５はリードフレーム４１の一部であり、同じ銅合金で一体的に形成されているので、チップ搭載部２の軟化温度とリード部４の軟化温度とリード部５の軟化温度とは、リードフレーム４１の軟化温度Ｔ２と同じである。
また、ステップＳ９でリードフレーム４１を切断した後は、チップ搭載部２およびリード部４，５以外のリードフレーム４１は半導体装置側から除去されており、リードフレーム４１を用いた搬送は行なわないため、軟化温度Ｔ２よりも高温にすることでチップ搭載部２およびリード部４，５が軟化したとしても、軟化による悪影響は無い。このため、上記搬送不良を防止する効果を得るためには、ステップＳ１でリードフレーム４１を用意してから、ステップＳ９でリードフレーム４１を切断するまで、リードフレーム４１が軟化温度Ｔ２以上の温度にはならないようにすればよい。
但し、軟化温度Ｔ２はステップＳ４の半田リフローの温度Ｔ３よりも高いため、必然的に、軟化温度Ｔ２は半田１１ａ，１１ｂ，１１ｃの融点よりも高くなる。このため、ステップＳ９のリードフレーム４１の切断工程の後、もしもチップ搭載部２およびリード部４，５を軟化温度Ｔ２よりも高温にしたとすると、封止樹脂部８内で半田１１ａ，１１ｂ，１１ｃが溶融してしまう。半導体装置１の信頼性を高めるためには、封止樹脂部８内で半田１１ａ，１１ｂ，１１ｃが溶融しないようにすることが好ましいため、ステップＳ９でリードフレーム４１を切断した後も、チップ搭載部２およびリード部４，５が軟化温度Ｔ２以上の温度にならないようにすることが好ましい。従って、半導体装置１が完成するまで（ステップＳ１〜Ｓ１０）、チップ搭載部２およびリード部４，５（リードフレーム４１）は、その軟化温度Ｔ２以上の温度にはしないことがより好ましく、完成した半導体装置１においても、チップ搭載部２およびリード部４，５は、高い初期硬度Ｈ２をほぼ維持することができる。
また、上述のように、軟化温度Ｔ２は、リードフレーム４１の硬度が、初期硬度Ｈ２の８０％（すなわち０．８Ｈ２）に低下する熱処理の温度であり、本実施の形態では、リードフレーム４１が半導体装置１の組立工程中（ステップＳ１〜Ｓ９、より好ましくはＳ１〜Ｓ１０）に、この軟化温度Ｔ２以上の温度にならないようにしている。このため、必然的に、ステップＳ９でリードフレーム４１を切断するまで、リードフレーム４１の硬度は、初期硬度Ｈ２の８０％（すなわち０．８Ｈ２）よりも高く、また、完成した半導体装置１におけるチップ搭載部２およびリード部４，５の硬度は、初期硬度Ｈ２の８０％（すなわち０．８Ｈ２）よりも高くなる。
しかしながら、搬送不良を防止するには、半導体装置１の組立工程中のリードフレーム４１の軟化をできるだけ抑制することが好ましい。従って、ステップＳ９でリードフレーム４１を切断するまで、リードフレーム４１の硬度は、初期硬度Ｈ２の９０％（すなわち０．９Ｈ２）以上であることが好ましく、初期硬度Ｈ２の９５％（すなわち０．９５Ｈ２）以上であれば更に好ましい。また、完成した半導体装置１におけるチップ搭載部２およびリード部４，５の硬度は、初期硬度Ｈ２の９０％（すなわち０．９Ｈ２）以上であることが好ましく、初期硬度Ｈ２の９５％（すなわち０．９５Ｈ２）以上であれば更に好ましい。これにより、半導体装置１の組立工程中の搬送不良を更に的確に防止できるようになる。これは、主として、リードフレーム４１の軟化温度Ｔ２とステップＳ４の半田リフローの温度Ｔ３との差（すなわちＴ２−Ｔ３）を大きくして、リードフレーム４１の軟化をできるだけ抑制することで実現できる。従って、リードフレーム４１の軟化温度Ｔ２を、ステップＳ４の半田リフローの熱処理温度Ｔ３よりも５０℃以上高く（すなわちＴ２≧Ｔ３＋５０℃）することが好ましく、それによって、半導体装置１の組立工程中（ステップＳ１〜Ｓ９、より好ましくはＳ１〜Ｓ１０）に、リードフレーム４１が「軟化温度Ｔ２よりも５０℃低い温度（すなわちＴ２−５０℃）」以上の温度にならないようにすることが好ましい。
一方、金属板６は、上述したように、硬度を低くして変形しやすくすると、金属板６の半田接続部の剥離が生じにくくなるが、低い硬度の金属板６を予め用意しておき、この低硬度の金属板６を半導体チップ３に半田接続した場合には、金属板６の半田接続部の剥離を防止できるが、低硬度の金属板６は半導体製造装置で取り扱いにくくなる。
従って、ステップＳ３の金属板６の搭載工程を終了するまでは金属板６の硬度が高いことが好ましく、ステップＳ４の半田リフローによって金属板６を半導体チップ３（のソースパッド電極３ｓ）およびリード部４（のインナリード部４ａ）に半田接続した後は、半田接続部の剥離を防止するために、金属板６の硬度が低いことが好ましい。
そこで、本実施の形態では、ステップＳ３の金属板６搭載工程で用いる金属板６の軟化温度Ｔ１を、ステップＳ１で用意されたリードフレーム４１の軟化温度Ｔ２と同じにはせず、ステップＳ３の金属板６搭載工程で用いる金属板６の軟化温度Ｔ１を、ステップＳ１で用意されたリードフレーム４１の軟化温度Ｔ２よりも低くしている（すなわちＴ１＜Ｔ２）。
具体的には、ステップＳ４の半田リフロー工程で、金属板６が、金属板６の軟化温度Ｔ１よりも高い温度になる（加熱される）ようにする。すなわち、ステップＳ３の金属板６搭載工程で用いる金属板６の軟化温度Ｔ１を、後で行うステップＳ４の半田リフロー工程での熱処理温度（加熱温度、リフロー温度）Ｔ３よりも低くするのである（すなわちＴ１＜Ｔ３）。これにより、上記ステップＳ４の半田リフロー工程での熱処理（加熱）により、金属板６は、その軟化温度Ｔ１よりも高温となり、硬度（ビッカース硬さ）が初期硬度Ｈ１から、硬度Ｈ３に低下する（Ｈ３＜Ｈ１）。ステップＳ４の半田リフロー後に室温まで冷却されても、金属板６の硬度は、低下した硬度Ｈ３のままである。
このようにステップＳ４の半田リフロー工程の前後で金属板６の硬度が低下する（初期硬度Ｈ１から硬度Ｈ３に低下する）ため、ステップＳ３の金属板６搭載工程で用いる金属板６の硬度（初期硬度Ｈ１に相当）を高くし、ステップＳ４の半田リフローによって半田接続した後の金属板６の硬度（硬度Ｈ３に相当）を低くすることができる。このため、ステップＳ３の金属板６搭載工程では、高い硬度（初期硬度Ｈ１に相当）の金属板６を用いるので、金属板６の取り扱いが容易となり、ステップＳ４の半田リフロー工程後は、金属板６の硬度（硬度Ｈ３に相当）が低いので、金属板６が変形しやすく、機械的、熱的応力を金属板６に変形によって吸収できるため、金属板６の半田接続部の剥離が生じにくくなる。従って、半導体装置１の製造しやすさと、半導体装置１の信頼性の両方を向上させることができる。
従って、本実施の形態では、金属板６の軟化温度Ｔ１より高く、かつリードフレーム４１の軟化温度Ｔ２よりも低い温度で、ステップＳ４の半田リフロー処理（熱処理）を行なうことになる。このため、ステップＳ４の半田リフロー処理によるリードフレーム４１の硬度の低下率α２よりも、ステップＳ４の半田リフロー処理による金属板６の硬度の低下率α１が大きくなる（すなわちα１＞α２）。
ここで、ステップＳ４の半田リフロー処理による金属板６の硬度の低下率α１は、次式、
α１＝（Ｈ４−Ｈ３）／Ｈ４
で表される。百分率表示の場合は、これを１００倍すればよいので、
α１＝［（Ｈ４−Ｈ３）／Ｈ４］×１００（単位は％）
と表される。なお、前式中のＨ４は、ステップＳ４の半田リフロー工程前の金属板６の硬度（室温での硬度）であり、ステップＳ３の搭載工程から、ステップＳ４の半田リフローで加熱する前まで、金属板６の硬度はほとんど変化しないため、Ｈ４は初期硬度Ｈ１とほぼ同じ値（Ｈ４＝Ｈ１）である。このため、
α１＝［（Ｈ１−Ｈ３）／Ｈ１］×１００（単位は％）
と表すこともできる。また、Ｈ３は、上述のように、ステップＳ４の半田リフロー工程後の金属板６の硬度である。ステップＳ４の半田リフロー工程の前後で、金属板６の硬度が、Ｈ４からＨ３に低下するのである。
一方、ステップＳ４の半田リフロー処理によるリードフレーム４１の硬度の低下率α２は、次式、
α２＝（Ｈ６−Ｈ５）／Ｈ６
で表される。百分率表示の場合は、これを１００倍すればよいので、
α２＝［（Ｈ６−Ｈ５）／Ｈ６］×１００（単位は％）
と表される。なお、前式中のＨ６は、ステップＳ４の半田リフロー工程前のリードフレーム４１の硬度（室温での硬度）であり、Ｈ５は、ステップＳ４の半田リフロー工程後のリードフレーム４１の硬度（室温での硬度）である。ステップＳ４の半田リフロー工程の前後で、リードフレーム４１の硬度が、Ｈ６からＨ５に低下するのである。
ステップＳ４の半田リフロー処理は、リードフレーム４１の軟化温度Ｔ２よりも低温で行なうため、Ｈ６≧Ｈ５＞０．８Ｈ６となり、ステップＳ４の半田リフロー処理によるリードフレーム４１の硬度の低下率α２は、必然的に２０％未満となる（すなわち０≦α２＜２０％）。しかしながら、搬送不良を防止するには、リードフレーム４１については、ステップＳ４の半田リフロー処理でできるだけ軟化を抑制して硬度を維持する方が好ましい。このため、ステップＳ４の半田リフロー処理によるリードフレーム４１の硬度の低下率α２は小さいことが好ましい。すなわち、ステップＳ４の半田リフロー処理によるリードフレーム４１の硬度の低下率α２は、１０％以下（すなわちα２≦１０％）がより好ましく、５％以下（すなわちα２≦５％）が更に好ましく、これにより、搬送不良をより的確に防止できるようになる。ステップＳ４の半田リフロー処理は、かなり高温（例えば３４０〜３８０℃程度）で行なうため、ステップＳ４の半田リフロー処理によるリードフレーム４１の硬度の低下率α２を完全にゼロにはしづらいが、ステップＳ４の半田リフロー処理によるリードフレーム４１の硬度の低下率α２をゼロ（すなわちα２＝０）にできれば、搬送不良防止の面では、最も好ましい。
また、本実施の形態では、リードフレーム４１がほとんど軟化されずに半導体装置１が製造されるので、製造された半導体装置１におけるチップ搭載部２およびリード部４，５の軟化温度は、リードフレーム４１の軟化温度Ｔ２とほぼ同じである。このため、製造された半導体装置１において、チップ搭載部２およびリード部４，５の軟化温度（軟化温度Ｔ２とほぼ同じ値）は、ステップＳ４の半田リフローの温度Ｔ３よりも高く、必然的に、半導体装置１における半田１１ａ，１１ｂ，１１ｃの融点よりも高くなる。
また、ステップＳ４の半田リフローの温度Ｔ３は、リードフレーム４１の軟化温度Ｔ２未満で、かつ半田１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（半田ペースト１１ｅ，１１ｆおよび半田１１ｄ）の融点以上の温度に設定する必要があるため、リードフレーム４１の軟化温度Ｔ２と、半田１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（半田ペースト１１ｅ，１１ｆおよび半田１１ｄ）の融点との差がある程度大きい方が、ステップＳ４の半田リフロー工程の管理が容易である。このため、リードフレーム４１の軟化温度Ｔ２が、半田１１ａ，１１ｂ，１１ｃ（半田ペースト１１ｅ，１１ｆおよび半田１１ｄ）の融点よりも５０℃以上高いことが好ましく、これにより、ステップＳ４の半田リフロー処理の工程管理が容易となる。この場合、製造された半導体装置１において、チップ搭載部２およびリード部４，５の軟化温度（軟化温度Ｔ２とほぼ同じ値）は、半導体装置１における半田１１ａ，１１ｂ，１１ｃの融点よりも５０℃以上高くなる。
更に、ステップＳ１で用意されたリードフレーム４１の軟化温度Ｔ２は、ステップＳ４の半田リフローの熱処理温度Ｔ３よりも５０℃以上高い（すなわちＴ２≧Ｔ３＋５０℃）ことが、より好ましい。これにより、リードフレーム４１の軟化温度Ｔ２と半田リフローの温度Ｔ３との差を確保して、ステップＳ４の半田リフローによるリードフレーム４１の硬度の低下を十分に抑制することができる（すなわち上記低下率α２を十分に小さくすることができる）。また、たとえステップＳ４の半田リフローの温度が設定値から多少変動したとしても、ステップＳ４の半田リフローによってリードフレーム４１の硬度が低下するのを的確に防止することができるので、工程管理が容易となる。
一方、金属板の６の半田接続部の剥離防止効果と半導体装置１の製造しやすさの両方を向上させるには、金属板６の硬度が半田リフロー処理の前後で大きく低下すること、すなわちステップＳ４の半田リフロー処理による金属板６の硬度の低下率α１が大きいことが好ましい。このため、ステップＳ４の半田リフロー処理による金属板６の硬度の低下率α１は２０％よりも大きい（すなわちα１＞２０％）ことが好ましく、これにより、金属板の６の半田接続部の剥離防止による半導体装置１の信頼性向上と、半導体装置１の製造しやすさとを的確に両立させることができる。なお、ステップＳ４の半田リフロー処理による金属板６の硬度の低下率α１が２０％よりも大きい（すなわちα１＞２０％）ということは、ステップＳ４の半田リフロー処理後の金属板６の硬度Ｈ３が、ステップＳ４の半田リフロー処理前の金属板６の硬度Ｈ４（初期硬度Ｈ１に相当）の８０％未満となる（すなわちＨ３＜０．８Ｈ４＝０．８Ｈ１となる）ことに対応する。
また、ステップＳ４の半田リフロー工程後の金属板の硬度Ｈ３は、金属板６の半田接続部の剥離を防止するために、低い方が好ましく、一方、リードフレーム４１の硬度は、搬送不良を防止するために、ステップＳ４の半田リフロー工程後も高い方が好ましい。従って、ステップＳ４の半田リフロー工程後の金属板の硬度Ｈ３は、ステップＳ４の半田リフロー工程後のリードフレーム４１の硬度Ｈ５よりも低い（すなわちＨ３＜Ｈ５）ことが好ましく、更に、ステップＳ４の半田リフロー工程後のリードフレーム４１の硬度Ｈ５の８０％以下（すなわちＨ３≦０．８Ｈ５）であれば、より好ましい。これにより、金属板６の半田接続部の剥離防止効果（すなわち半導体装置１の信頼性向上効果）と、搬送不良の防止効果を、的確に得ることができる。
また、ステップＳ４の半田リフロー工程以降の工程では、ステップＳ４の半田リフローの熱処理温度Ｔ３よりも高温とはならない。このため、ステップＳ９で切断されるまで、リードフレーム４１は、ステップＳ４の半田リフロー工程後のリードフレーム４１の硬度Ｈ５をほぼ維持している。更に、チップ搭載部２およびリード部４，５は、ステップＳ１０のリード加工を行なって半導体装置１が完成した段階でも、ステップＳ４の半田リフロー工程後のリードフレーム４１（チップ搭載部２およびリード部４，５）の硬度Ｈ５をほぼ維持している。このため、製造された半導体装置１においても、金属板６の硬度は、チップ搭載部２およびリード部４，５の硬度よりも低くなっており、更に好ましくは、チップ搭載部２およびリード部４，５の硬度の８０％以下となっている。また、チップ搭載部２、リード部４およびリード部５は、同じリードフレーム４１により形成されているので、製造された半導体装置１において、チップ搭載部２の硬度とリード部４の硬度とリード部５の硬度とは、互いにほぼ同じである。
また、図２９では、金属板６の初期硬度Ｈ１とリードフレーム４１の初期硬度Ｈ２とを、ほぼ同じ値としてグラフ化しているが、金属板６の初期硬度Ｈ１とリードフレーム４１の初期硬度Ｈ２とが異なる値であってもよい。金属板６の初期硬度Ｈ１とリードフレーム４１の初期硬度Ｈ２とが、同じ値であっても、異なる値であっても、上述のように、ステップＳ４の半田リフロー工程後の金属板の硬度Ｈ３が、ステップＳ４の半田リフロー工程後のリードフレーム４１の硬度Ｈ５よりも低く（すなわちＨ３＜Ｈ５、より好ましくは上述のようにＨ３≦０．８Ｈ５）なることが重要である。
また、ステップＳ３の金属板６搭載工程で用いる金属板６の軟化温度Ｔ１は、ステップＳ４の半田リフローの熱処理温度Ｔ３よりも低いことが必要であるが、更に、ステップＳ４の半田リフローの熱処理温度Ｔ３よりも５０℃以上低く（すなわちＴ１≦Ｔ３−５０℃）することが好ましく、１００℃以上低く（すなわちＴ１≦Ｔ３−１００℃）ことがより好ましい。これにより、ステップＳ４の半田リフロー工程によって金属板６の硬度を十分に低下させることができ（すなわち上記低下率α１を大きくすることができ）、金属板６の半田接続部の剥離を、より的確に防止することができる。
また、上述のように、軟化温度Ｔ１は、金属板６の硬度が、初期硬度Ｈ１の８０％（すなわち０．８Ｈ１）に低下する熱処理の温度であり、本実施の形態では、ステップＳ４の半田リフロー工程で、金属板６が、軟化温度Ｔ１よりも高い温度、好ましくは軟化温度Ｔ１よりも５０℃以上高い温度、更に好ましくは、軟化温度Ｔ１よりも１００℃以上高い温度になるようにしている。また、ステップＳ４の半田リフロー工程では、金属板６は、このような温度で、例えば１分程度加熱されるので、金属板６は十分に軟化され得る。このため、ステップＳ４の半田リフロー処理後の金属板６の硬度Ｈ３を、ステップＳ４の半田リフロー処理前の金属板６の硬度（初期硬度Ｈ１に相当）の８０％未満（すなわちＨ３＜０．８Ｈ１）とすることができる。すなわち、上述のように、ステップＳ４の半田リフロー処理による金属板６の硬度の低下率α１を２０％よりも大きく（すなわちα１＞２０％）することができるのである。
また、ステップＳ３の金属板６搭載工程で用いる金属板６の軟化温度Ｔ１は、１５０℃以上であることが好ましい。これにより、ステップＳ３で金属板６を半導体チップ３およびインナリード部４ａ上に搭載するまでに金属板６が軟化してしまうことを、的確に防止することができ、金属板６を扱いやすくなる。
銅合金の軟化温度は、銅に添加する添加物の種類や量（含有率）によって調整することができる。リードフレーム４１は、上述のように軟化温度Ｔ２を高くする必要があるため、リードフレーム４１としては、純粋な銅（Ｃｕ）ではなく、銅（Ｃｕ）合金を用いることが好ましい。リードフレームの軟化温度Ｔ２は、半導体装置１の組立工程中のリードフレーム４１の軟化をできるだけ防止するためには、４００℃以上（すなわちＴ２≧４００℃）がより好ましく、例えば４５０℃程度が好適である。このような軟化温度Ｔ２を得るためには、例えば、Ｃｕ（銅）に０．００７重量％程度のＦｅ（鉄）と０．０３重量％程度のＰ（リン）とを添加した銅（Ｃｕ）合金を、リードフレーム４１の材料として用いることができる。また、リードフレーム４１の好適な材料としては、例えば、三菱伸銅株式会社製の型名（型番）ＴＡＭＡＣ４（軟化温度４５０℃）などを例示することができる。
一方、銅（Ｃｕ）は不純物の量（含有率）が少ない方が、軟化温度は低くなる傾向にある。金属板６は、上述のように軟化温度Ｔ１を低くする必要があるため、金属板６としては、銅（Ｃｕ）合金ではなく、純粋な銅（Ｃｕ）を用いることが好ましく、特に、無酸素銅（ＯＦＣ：Oxygen-Free Copper）を用いることが好ましい。ここで、無酸素銅とは、酸化物を含まない高純度の銅（Ｃｕ）を意味し、無酸素銅における銅（Ｃｕ）の純度は、９９．９６％（重量％）以上であり、無酸素銅における酸素（Ｏ２）の含有率は、１０ｐｐｍ以下である。金属板６として無酸素銅を用いることで、金属板６の軟化温度Ｔ１を好ましくは２５０℃以下（Ｔ１≦２５０℃）、例えば２００℃程度とすることができる。また、リードフレーム４１の好適な材料としては、例えば、三菱伸銅株式会社製の型名（型番）ＯＦＣ（軟化温度２００℃）などを例示することができる。
本発明者は、本実施の形態とは異なり、金属板６にリードフレーム４１と同様の高軟化温度の銅合金を用いることで、半導体装置１の組立工程中に金属板６が軟化しないようにした比較例の場合と、本実施の形態のように、金属板６に低軟化温度の無酸素銅を用いてステップＳ４の半田リフロー工程で金属板６が軟化するようにした場合とで、製造された半導体装置（半導体装置１に対応するもの）に対して高温高湿負荷試験を行なった。そして、高温高湿負荷試験後に、半導体装置から封止樹脂部８を取り除くなどして、金属板６の半田接続部を観察した。その結果、金属板６にリードフレーム４１と同様の高軟化温度の銅合金を用いることで、半導体装置１の組立工程中に金属板６を軟化させなかった比較例の場合には、負荷試験を行なった半導体装置１００個中、数個の半導体装置で金属板６の半田接続部に剥離が観察された。一方、本実施の形態のように、金属板６に低軟化温度の無酸素銅を用いてステップＳ４の半田リフロー工程で金属板６が軟化するようにした場合には、負荷試験を行なった半導体装置１００個全てにおいて、金属板６の半田接続部に剥離は観察されなかった。このように、本実施の形態では、金属板６の半田接続部の剥離を防止でき、半導体装置１の信頼性を向上させることができる。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
本発明は、半導体装置およびその製造技術に適用して有効である。
本発明の一実施の形態である半導体装置の上面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の下面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の断面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の平面透視図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の平面透視図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の平面透視図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の平面透視図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置において、半導体チップに金属板が接合された状態を示す平面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置に用いられている金属板の平面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置に用いられている半導体チップの要部断面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置に用いられている半導体チップの要部断面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置に用いられている半導体チップの要部断面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程（組立工程）を示す製造プロセスフロー図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の製造に用いられるリードフレームの平面図である。 図１４のリードフレームの断面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程中の平面図である。 図１６と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図１６に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図１８と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図１９に続く半導体装置の製造工程中の断面図である。 図２０に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図２１と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図２１に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図２３と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 図２３に続く半導体装置の製造工程中の平面図である。 図２５と同じ半導体装置の製造工程中の断面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置を、実装基板に実装した状態を示す断面図である。 銅または銅合金を熱処理したときの、熱処理温度と硬度との関係を示すグラフである。 本発明の一実施の形態である半導体装置の製造に用いられる金属板とリードフレームの熱処理温度と硬度との関係を示すグラフである。
符号の説明
１ 半導体装置
２ チップ搭載部
２ａ 上面
２ｂ 下面
２ｃ１，２ｃ２，２ｄ１，２ｄ２ 側面
３ 半導体チップ
３ａ 表面
３ｂ 裏面
３ｄ 裏面ドレイン電極
３ｇ ゲートパッド電極
３ｓ ソースパッド電極
４，５，１５ リード部
４ａ，５ａ インナリード部
４ｂ，５ｂ アウタリード部
６ 金属板
６Ａ１ 第１部分
６Ａ２ 第２部分
６Ａ３ 第３部分
７ ワイヤ
８ 封止樹脂部
８ａ 上面
８ｂ 裏面
８ｃ１，８ｃ２，８ｄ１，８ｄ２ 側面
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 半田
１１ｅ，１１ｆ 半田ペースト
１２ 吊りリード
１４ メッキ層
１６，１７ 開口部
１８ スリット
２１ 半導体基板
２１ａ 基板本体
２１ｂ エピタキシャル層
２２ フィールド絶縁膜
２３ 半導体領域
２４ 半導体領域
２５ 溝
２６ ゲート絶縁膜
２７ ゲート電極
２７ａ ゲート引き出し用の配線部
２８ 絶縁膜
２９ａ，２９ｂ コンタクトホール
３０Ｇ ゲート配線
３０Ｓ ソース配線
３１ 半導体領域
３２ 保護膜
３３ 開口部
３４，３４ａ，３４ｂ 金属層
４１ リードフレーム
４２ フレーム枠
４３ タイバー
４４ 開口部
５１ 実装基板
５１ａ 上面
５２，５２ｄ，５２ｇ，５２ｓ 基板側端子
５３ 半田
Ｈ０，Ｈ１，Ｈ２ 初期硬度
Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６ 硬度
ＰＷＬ１ ｐ型ウエル
Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２ 軟化温度
Ｔ３ 温度
α１，α２ 低下率

Claims (25)

  1. チップ搭載部と、
    第１主面、前記第１主面に形成された第１電極、および前記第１主面とは反対側の第２主面を有し、前記第２主面が前記チップ搭載部と対向するように前記チップ搭載部上に搭載された半導体チップと、
    前記チップ搭載部から離間して配置された第１リード部と、
    前記半導体チップの前記第１電極と前記第１リード部とを電気的に接続する金属板と、
    前記チップ搭載部の一部、前記第１リード部の一部、前記半導体チップ、および前記金属板を覆う封止体と、
    を有し、
    前記金属板の硬度が、前記チップ搭載部および前記第１リード部の硬度よりも低いことを特徴とする半導体装置。
  2. 請求項１記載の半導体装置において、
    前記金属板は、前記半導体チップの前記第１電極と前記第１リード部とに、それぞれ半田接続されていることを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項２記載の半導体装置において、
    前記金属板は、無酸素銅からなり、
    前記チップ搭載部および前記第１リード部は、銅合金からなることを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項３記載の半導体装置において、
    前記チップ搭載部および前記第１リード部の軟化温度は、前記金属板を前記半導体チップの前記第１電極と接続する第１半田の融点、および前記金属板を前記第１リード部と接続する第２半田の融点よりも高いことを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項４記載の半導体装置において、
    前記半導体チップは、前記チップ搭載部に半田接続されており、
    前記チップ搭載部および前記第１リード部の軟化温度は、前記半導体チップを前記チップ搭載部に接続する第３半田の融点よりも高いことを特徴とする半導体装置。
  6. 請求項５記載の半導体装置において、
    前記チップ搭載部および前記第１リード部の軟化温度は、前記第１半田の融点、前記第２半田の融点および前記第３半田の融点よりも、５０℃以上高いことを特徴とする半導体装置。
  7. 請求項６記載の半導体装置において、
    前記半導体チップの前記第２主面には、前記半導体チップの裏面電極が形成されており、
    前記半導体チップの前記裏面電極は、前記チップ搭載部に前記第３半田を介して電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
  8. 請求項７記載の半導体装置において、
    前記半導体チップの前記第１主面に形成された第２電極と、
    前記チップ搭載部および前記第１リード部から離間して配置された第２リード部と、
    前記半導体チップの前記第２電極と、前記第２リード部とを電気的に接続する導電性ワイヤと、
    を更に有し、
    前記封止体は、前記第２リード部の一部と前記導電性ワイヤも覆っていることを特徴とする半導体装置。
  9. 請求項８記載の半導体装置において、
    前記半導体チップには、ＭＩＳＦＥＴが形成されており、
    前記第１電極は、前記ＭＩＳＦＥＴのソース用の電極パッドであり、
    前記第２電極は、前記ＭＩＳＦＥＴのゲート電極用の電極パッドであり、
    前記裏面電極は、前記ＭＩＳＦＥＴのドレイン用の裏面電極であることを特徴とする半導体装置。
  10. （ａ）チップ搭載部および第１リード部を有するリードフレームを用意する工程、
    （ｂ）前記（ａ）工程後、第１主面、前記第１主面に形成された第１電極、および前記第１主面とは反対側の第２主面を有する半導体チップを、前記第２主面が前記チップ搭載部と対向するように、前記リードフレームの前記チップ搭載部上に接合材を介して搭載する工程、
    （ｃ）前記（ｂ）工程後、前記半導体チップの前記第１電極上に第１半田を介し、前記第１リード部上に第２半田を介して、金属板を配置する工程、
    （ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第１半田および前記第２半田を溶融する熱処理を行って、前記金属板を、前記第１半田を介して前記半導体チップの前記第１電極に接合し、前記第２半田を介して前記第１リード部に接合する工程、
    （ｅ）前記（ｄ）工程後、前記チップ搭載部の一部、前記第１リード部の一部、前記半導体チップ、および前記金属板を覆う封止体を形成する工程、
    を有し、
    前記（ｃ）工程で用いられた前記金属板の軟化温度が、前記（ａ）工程で準備された前記リードフレームの軟化温度よりも低いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  11. 請求項１０記載の半導体装置の製造方法において、
    前記（ａ）工程で用意された前記リードフレームの軟化温度は、前記（ｄ）工程の前記熱処理の温度よりも高く、
    前記（ｃ）工程で用いられた前記金属板の軟化温度は、前記（ｄ）工程の前記熱処理の温度よりも低いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  12. 請求項１１記載の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｄ）工程の前記熱処理後の前記金属板の硬度は、前記（ｄ）工程の前記熱処理後の前記リードフレームの硬度よりも低いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  13. 請求項１２記載の半導体装置の製造方法において、
    前記金属板は、無酸素銅からなり、
    前記リードフレームは、銅合金からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  14. 請求項１３記載の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｅ）工程後、
    （ｆ）前記封止体の外部の前記リードフレームを切断する工程、
    を更に有し、
    前記（ａ）工程の後、前記（ｆ）工程で前記リードフレームを切断するまで、前記リードフレームは、前記リードフレームの軟化温度以上の温度にはならないことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  15. 請求項１４記載の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｃ）工程で用いられた前記金属板の軟化温度が、前記（ｄ）工程の前記熱処理の熱処理温度よりも５０℃以上低いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  16. 請求項１５記載の半導体装置の製造方法において、
    前記（ａ）工程で準備された前記リードフレームの軟化温度が、前記（ｄ）工程の前記熱処理の熱処理温度よりも５０℃以上高いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  17. 請求項１６記載の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｃ）工程で用いられた前記金属板の軟化温度が、１５０℃以上であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  18. 請求項１７記載の半導体装置の製造方法において、
    前記接合材は、第３半田からなり、
    前記（ｄ）工程の前記熱処理では、前記第３半田も溶融されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  19. 請求項１８記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体チップの前記第２主面には、前記半導体チップの裏面電極が形成されており、
    前記（ｄ）工程では、前記半導体チップの前記裏面電極が、前記第３半田を介して前記チップ搭載部に接合されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  20. 請求項１９記載の半導体装置の製造方法において、
    前記リードフレームは第２リード部を更に有し、
    前記半導体チップは、前記第１主面に形成された第２電極を更に有し、
    前記（ｄ）工程後で、前記（ｅ）工程前に、
    前記半導体チップの前記第２電極と前記第２リード部とを導電性ワイヤを介して電気的に接続する工程、
    を更に有し、
    前記（ｅ）工程では、
    前記封止体は、前記チップ搭載部の一部、前記第１リード部の一部、前記第２リード部の一部、前記半導体チップ、前記金属板、および前記導電性ワイヤを覆うように形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  21. 請求項２０記載の半導体装置の製造方法において、
    前記半導体チップには、ＭＩＳＦＥＴが形成されており、
    前記第１電極は、前記ＭＩＳＦＥＴのソース用の電極パッドであり、
    前記第２電極は、前記ＭＩＳＦＥＴのゲート電極用の電極パッドであり、
    前記裏面電極は、前記ＭＩＳＦＥＴのドレイン用の裏面電極であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  22. （ａ）チップ搭載部および第１リード部を有するリードフレームを用意する工程、
    （ｂ）前記（ａ）工程後、第１主面、前記第１主面に形成された第１電極、および前記第１主面とは反対側の第２主面を有する半導体チップを、前記第２主面が前記チップ搭載部と対向するように、前記リードフレームの前記チップ搭載部上に接合材を介して搭載する工程、
    （ｃ）前記（ｂ）工程後、前記半導体チップの前記第１電極上に第１半田を介し、前記第１リード部上に第２半田を介して、金属板を配置する工程、
    （ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第１半田および前記第２半田を溶融する熱処理を行って、前記金属板を、前記第１半田を介して前記半導体チップの前記第１電極に接合し、前記第２半田を介して前記第１リード部に接合する工程、
    （ｅ）前記（ｄ）工程後、前記チップ搭載部の一部、前記第１リード部の一部、前記半導体チップ、および前記金属板を覆う封止体を形成する工程、
    を有し、
    前記（ｄ）工程の前記熱処理による前記金属板の硬度の低下率が、前記（ｄ）工程の前記熱処理による前記リードフレームの硬度の低下率よりも大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  23. 請求項２２記載の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｄ）工程の前記熱処理後の前記金属板の硬度は、前記（ｄ）工程の前記熱処理後の前記リードフレームの硬度よりも低いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  24. 請求項２３記載の半導体装置の製造方法において、
    前記金属板は、無酸素銅からなり、
    前記リードフレームは、銅合金からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  25. 請求項２４記載の半導体装置の製造方法において、
    前記（ｄ）工程の前記熱処理によって、前記金属板の硬度が、前記熱処理前の硬度の８０％未満となることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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