JP7149751B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本開示は、半導体素子を搭載した半導体装置に関する。

従来、半導体素子が支持部材に搭載された半導体装置において、ダイボンド材として、鉛はんだが使われていた。しかし、人体保護および環境負荷軽減の観点から、鉛を用いないダイボンド材に置き換えられつつある。例えば、特許文献１には、ダイボンド材として焼結銀を用いた半導体装置が開示されている。特許文献１に記載の半導体装置は、リードフレーム、半導体素子（Ｓｉチップ）、および、接着層を備えている。前記リードフレームは、ボンディング部を有する。前記半導体素子は、前記接着層を介して、前記ボンディング部にボンディングされている。前記接着層は、焼結銀である。

特開２０１０－１７１２７１号公報

ダイボンド材として焼結銀を用いる場合、次のような不具合が発生する可能性がある。例えば、上記特許文献１に開示された構成では、金属ペーストを、前記ボンディング部に塗布し、当該金属ペースト上に半導体素子を押し付けるように搭載する。そして、当該金属ペーストを加熱処理して、焼結銀からなる前記接着層を形成する。このようにして形成された接着層は、半導体素子の側面に接するフィレット部を有している。しかし、焼結銀は、前記半導体素子（シリコン）との接合性が低いため、前記フィレット部と前記半導体素子の側面との接合性が低い。したがって、その後の半導体装置の製造過程で生じる衝撃などの影響により、前記フィレット部の一部が欠損し、前記半導体素子から剥離する可能性がある。この剥離した部分が前記リードフレームや前記半導体素子の電極部分などに接触すると、電気的短絡を引き起こすおそれがあり、装置に対する信頼性を損なうことにもなりうる。このような不具合は、焼結銀に限らず、焼結銅など他の焼結金属の場合も、同様に生じうる。以上のことから、半導体装置において、ダイボンド材として焼結金属を用いる場合、信頼性の向上を図る上で未だ改善の余地があった。

本開示は、上記課題に鑑みて考え出されたものであり、その一の目的は、ダイボンド材として焼結金属を用いる場合における信頼性の向上を図ることができる半導体装置を提供すること、および当該半導体装置の製造方法を提供することにある。

本開示の第１の側面に係る一の実施形態によれば、半導体装置が提供される。この半導体装置は、第１方向において、前記第１方向前方を向く素子主面および前記第１方向後方を向く素子裏面を有する素子本体、および、少なくとも前記素子裏面を覆う電極パッドを有する半導体素子と、前記半導体素子を搭載する素子搭載部と、前記電極パッドと前記素子搭載部とを導通接合する焼結金属接合材と、を備えており、前記焼結金属接合材の前記第１方向前方の端縁は、前記電極パッドの前記第１方向前方の端縁より、前記第１方向後方側に位置している。

本開示の第１の側面に係る別の実施形態によれば、半導体装置の製造方法が提供される。この製造方法により製造される半導体装置は、第１方向において、前記第１方向前方を向く素子主面および前記第１方向後方を向く素子裏面を有する素子本体、および、少なくとも前記素子裏面を覆う電極パッドを有する半導体素子と、前記半導体素子を搭載する素子搭載部と、前記電極パッドと前記素子搭載部とを導通接合する焼結金属接合材と、を備えており、前記焼結金属接合材の前記第１方向前方の端縁は、前記電極パッドの前記第１方向前方の端縁より、前記第１方向後方側に位置している。また、上記製造方法は、前記素子搭載部に焼結用金属ペースト材を塗布するペースト塗布工程と、前記焼結用金属ペースト材と前記電極パッドとが向かい合うように、前記焼結用金属ペースト材上に前記半導体素子を載置するマウント工程と、熱処理によって、前記焼結用金属ペースト材を前記焼結金属接合材にする焼結処理工程と、を含んでおり、前記マウント工程において、前記焼結用金属ペースト材の前記第１方向前方の端縁が、前記電極パッドの前記第１方向前方の端縁より、前記第１方向後方側に位置する状態にし、この状態で、前記焼結処理工程において、熱処理が行われる。

上記の構成によれば、焼結金属接合材の第１方向前方の端縁は、電極パッドの第１方向前方の端縁より、第１方向後方側に位置している。すなわち、焼結金属接合材は、電極パッドより第１方向前方側には配置されていないので、半導体素子の素子本体に接していない。これにより、例えば、焼結金属接合材と半導体素子との接合強度を確保することができる。したがって、ダイボンド材として焼結金属を用いた場合であっても、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

本開示に係る技術のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

第１の側面の第１実施形態に係る半導体装置の斜視図である。 図１に示す斜視図から樹脂パッケージを省略した図である。 第１の側面の第１実施形態に係る半導体装置の平面図である。 図３に示すＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。 図３に示すＶ－Ｖ線に沿う断面図である。 図３に示す平面図の一部を拡大した部分拡大平面図である。 第１の側面の第１実施形態に係る接合構造を示した図であり、（ａ）は、図４に示す断面図の一部を拡大した部分拡大断面図であり、（ｂ）は、図５に示す断面図の一部を拡大した部分拡大断面図である。 （ａ）～（ｃ）は、半導体装置の製造方法に係るダイボンディング工程を示す図である。 焼結金属接合材の顕微鏡拡大図である。 （ａ）～（ｃ）は、第１の側面の第１実施形態の各種変形例に係る接合構造を示した図である。 第１の側面の第２実施形態に係る平面図の一部を拡大した部分拡大平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、第１の側面の第２実施形態に係る接合構造を示した図である。 （ａ）～（ｃ）は、第１の側面の第２実施形態の各種変形例に係る接合構造を示した図である。 （ａ）および（ｂ）は、第１の側面の第３実施形態に係る接合構造を示した図である。 （ａ）～（ｃ）は、第１の側面の第３実施形態の各種変形例に係る接合構造を示した図である。 第２の側面の第１実施形態に係る半導体装置の斜視図である。 図１６に示す斜視図から樹脂パッケージを省略した図である。 第２の側面の第１実施形態に係る半導体装置の平面図である。 第２の側面の第１実施形態に係る半導体装置の背面図である。 第２の側面の第１実施形態に係る半導体装置の右側面図である。 図１８に示す平面図の一部を拡大した部分拡大平面図である。 図２１に示すＸＸＩＩ－ＸＸＩＩ線に沿う断面図である。 図２１に示すＸＸＩＩＩ－ＸＸＩＩＩ線に沿う断面図である。 焼結金属接合材の顕微鏡拡大図である。 第２の側面の第１実施形態におけるペースト塗布工程前の状態を示す部分拡大平面図である。 （ａ）～（ｃ）は、第２の側面の第１実施形態におけるダイボンディング工程の各工程後の半導体装置を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、第２の側面の第１実施形態の変形例におけるペースト塗布工程前の状態を示す部分拡大平面図である。 第２の側面の第２実施形態におけるペースト塗布工程前の状態を示す部分拡大平面図である。 第２の側面の第２実施形態に係る半導体装置の部分拡大平面図である。 図２９に示すＸＸＸ－ＸＸＸ線に沿う断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、第２の側面の第２実施形態の変形例におけるペースト塗布工程前の状態を示す部分拡大平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、第２の側面の第２実施形態の変形例におけるペースト塗布工程前の状態を示す部分拡大平面図である。 第２の側面の第３実施形態におけるペースト塗布工程前の状態を示す部分拡大平面図である。 第２の側面の第３実施形態に係る半導体装置の部分拡大平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、第２の側面の第３実施形態の変形例におけるペースト塗布工程前の状態を示す部分拡大平面図である。

以下、好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図１～図１５は、本開示の第１の側面に基づく実施形態に関する説明図であり、図１６～図３５は、本開示の第２の側面に基づく実施形態に関する説明図である。なお、第１の側面に基づく実施形態（図１～図１５）に付した参照符号は、第２の側面に基づく実施形態（図１６～図３５）に付した参照符号とは独立である。したがって、第１および第２の側面それぞれに係る実施形態において、同一の符号が、構造、機能および材料等の面において異なる部材に付されていることもありうる。また、第１および第２の側面それぞれに係る実施形態において、異なる符号が、構造、機能および材料等の面において同一（あるいは類似）の部材に付されていることもありうる。

図１～図５は、第１の側面の第１実施形態に係る半導体装置Ａ１を示している。半導体装置Ａ１は、例えば自動車や電子機器などの電装回路基板に実装される形式のものである。半導体装置Ａ１は、半導体素子１、リードフレーム２、焼結金属接合材３、複数のワイヤ４（４１，４２）、および、樹脂パッケージ５を備えている。

図１は、半導体装置Ａ１の斜視図である。図２は、図１に示す斜視図において、樹脂パッケージ５の図示を省略したものである。図３は、半導体装置Ａ１の平面図である。図３においては、樹脂パッケージ５を想像線（細い一点鎖線）で示している。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。図５は、図３のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。理解の便宜上、互いに直交するｘ方向、ｙ方向、ｚ方向で規定された直交座標系を設定する。当該直交座標系において、ｘ方向の一方をｘ１方向、他方をｘ２方向とし、ｙ方向の一方をｙ１方向、他方をｙ２方向とし、ｚ方向の一方をｚ１方向、他方をｚ２方向とする。ｚ方向に平行な方向を半導体装置Ａ１の厚さ方向とする。本実施形態においては、ｚ方向を「第１方向」と称する場合もあり、また、ｚ１方向を「第１方向前方」と、ｚ２方向を「第１方向後方」と称する場合もある。

半導体素子１は、半導体装置Ａ１の機能の中枢となる電子部品である。本実施形態においては、半導体素子１は、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）またはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などのパワー半導体素子である。半導体素子１は、これに限らず、他のトランジスタや各種ダイオード、各種サイリスタなどであってもよく、また、コントロールＩＣなどのＩＣチップであってもよい。本実施形態においては、半導体素子１は、ｚ方向視（平面視とも称する）において、１～５ｍｍ角の矩形状であるが、これに限定されない。半導体素子１は、素子本体１１、第１電極パッド１２１、第２電極パッド１２２、および、第３電極パッド１２３を有する。

素子本体１１は、半導体材料よりなる。本実施形態においては、当該半導体材料はシリコンである。素子本体１１は、直方体である。素子本体１１は、素子主面１１１、素子裏面１１２、複数の素子側面１１３を含む。

素子主面１１１は、ｚ１方向を向く。素子裏面１１２は、ｚ２方向を向く。本実施形態においては、素子主面１１１および素子裏面１１２はともに、平坦である。

複数の素子側面１１３はそれぞれ、素子主面１１１および素子裏面１１２に直交する。各素子側面１１３は、ｚ１方向の端縁が素子主面１１１に繋がり、ｚ２方向の端縁が素子裏面１１２に繋がっている。各素子側面１１３は、ｚ方向視において、半導体素子１の外方を向く。本実施形態においては、各素子側面１１３は、全体が平坦である。

第１電極パッド１２１、第２電極パッド１２２、および、第３電極パッド１２３はそれぞれ、例えば、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ａｕなどのめっき層からなる。半導体素子１がパワーＭＯＳＦＥＴである場合、例えば、第１電極パッド１２１はドレイン電極であり、第２電極パッド１２２はゲート電極であり、第３電極パッド１２３はソース電極である。半導体素子１がＩＧＢＴである場合、例えば、第１電極パッド１２１はコレクタ電極であり、第２電極パッド１２２はゲート電極であり、第３電極パッド１２３はエミッタ電極である。

本実施形態においては、第１電極パッド１２１は、素子裏面１１２に形成されている。第１電極パッド１２１は、ｚ方向視において矩形状である。また、第１電極パッド１２１は、ｚ方向視における端縁がすべて、素子裏面１１２のｚ方向視における端縁と一致する。よって、第１電極パッド１２１は、素子裏面１１２のすべてを覆っている。

本実施形態においては、第２電極パッド１２２および第３電極パッド１２３はともに、素子主面１１１に形成されている。第２電極パッド１２２の面積は、第３電極パッド１２３の面積よりも小とされている。第２電極パッド１２２には第１ワイヤ４１が接続され、第３電極パッド１２３には複数の第２ワイヤ４２が接続されている。

リードフレーム２は、導電性材料よりなる。このような導電性材料としては、例えばＣｕが挙げられる。リードフレーム２は、電装回路基板に接合されることにより、半導体素子１と電装回路基板との導通経路をなす。本実施形態においては、リードフレーム２は、第１リード２１、第２リード２２、および、第３リード２３を有する。

第１リード２１は、第１パッド部（ダイパッド）２１１、第１端子部２１２、および、中間連結部２１３を含む。

第１パッド部２１１は、半導体素子１を搭載する部分である。第１パッド部２１１は、パッド主面２１１ａおよびパッド裏面２１１ｂを有する。

パッド主面２１１ａは、ｚ１方向を向く。パッド主面２１１ａは全面が平坦である。パッド主面２１１ａには、めっき層２１１ｃが形成されている。めっき層２１１ｃは、パッド主面２１１ａのうち、半導体素子１を搭載する部分を覆う。本実施形態においては、めっき層２１１ｃは、ｚ方向視において矩形状であり、半導体素子１よりも面積が大である。なお、めっき層２１１ｃは、少なくとも半導体素子１を搭載する部分を覆っていればよく、例えば、その他の部分も覆っていてもよいし、リードフレーム２の全面を覆っていてもよい。めっき層２１１ｃは、例えばＡｇからなる。なお、めっき層２１１ｃの材質はこれに限定されない。めっき層２１１ｃは、電解めっきにより形成される。

パッド裏面２１１ｂは、ｚ２方向を向く。パッド裏面２１１ｂは、全面が平坦である。パッド裏面２１１ｂは、全面にわたって樹脂パッケージ５から露出している。これにより、半導体装置Ａ１の放熱性を向上させている。なお、パッド裏面２１１ｂが樹脂パッケージ５に覆われていてもよい。

第１パッド部２１１には、パッド主面２１１ａからパッド裏面２１１ｂまでに至るパッド貫通孔２１１ｄが形成されている。パッド貫通孔２１１ｄは、ｚ方向視において、半導体素子１から離間している。

第１端子部２１２は、図２、図３および図５に示すように、ｘ方向に沿って延びている。第１端子部２１２の一部は、樹脂パッケージ５から露出している。第１端子部２１２は、中間連結部２１３、第１パッド部２１１、めっき層２１１ｃ、および、焼結金属接合材３を介して、第１電極パッド１２１に導通している。

中間連結部２１３は、図２、図３および図５に示すように、第１パッド部２１１と第１端子部２１２とに繋がる。図５に示すように、第１パッド部２１１と第１端子部２１２とは、ｚ方向における位置が異なっており、第１パッド部２１１は、第１端子部２１２よりもｚ２方向に位置する。より詳細には、第１パッド部２１１の上面（パッド主面２１１ａ）が、第１端子部２１２の下面よりもｚ２方向に位置しており、第１パッド部２１１の全体が、第１端子部２１２よりもｚ２方向に位置している。よって、中間連結部２１３は、第１パッド部２１１および第１端子部２１２に対して傾斜している。中間連結部２１３はすべて、樹脂パッケージ５に覆われている。

第２リード２２は、第２パッド部２２１および第２端子部２２２を含む。

第２パッド部２２１は、図２および図３に示すように、ｙ方向寸法が第２端子部２２２よりも長い。第２パッド部２２１はすべて、樹脂パッケージ５に覆われている。図２および図３に示すように、第２パッド部２２１には、第１ワイヤ４１が接続されている。

第２端子部２２２は、図２および図３に示すように、ｘ方向に沿って延びている。図示の例では、第２端子部２２２は、ｙ方向に沿って測った寸法よりもｘ方向に沿って測った寸法の方が顕著に大きい（すなわち、ｘ方向に長状である）。第２端子部２２２の一部は、樹脂パッケージ５から露出している。図示の例では、第２端子部２２２の大部分が樹脂パッケージ５から露出している。

第３リード２３は、第３パッド部２３１および第３端子部２３２を含む。

第３パッド部２３１は、図２および図３に示すように、ｙ方向寸法が第３端子部２３２よりも長い。第３パッド部２３１はすべて、樹脂パッケージ５に覆われている。図２および図３に示すように、第３パッド部２３１には、複数の第２ワイヤ４２が接続されている。

第３端子部２３２は、図２および図３に示すように、第２端子部２２２と同様にｘ方向に沿って延びている。第３端子部２３２の一部は、樹脂パッケージ５から露出している。

第１リード２１、第２リード２２、および、第３リード２３は、互いに離間している。第１リード２１の第１端子部２１２は、ｙ方向において、第２リード２２の第２端子部２２２と第３リード２３の第３端子部２３２との間に配置される。第１端子部２１２、第２端子部２２２、および、第３端子部２３２において、樹脂パッケージ５から露出する部分は、金属製のめっきで覆われている。例えば、当該金属製のめっきは、めっき層２１１ｃと同質である。当該金属製のめっきは電解めっきにより形成される。

焼結金属接合材３は、半導体素子１とリードフレーム２（第１パッド部２１１）との間に介在し、これらを導通接合する。図６～図９は、焼結金属接合材３による半導体素子１とリードフレーム２（第１パッド部２１１）との接合構造を説明するための図である。図６は、図３の部分拡大平面図である。図７（ａ）は、図４の部分拡大断面図である。すなわち、図７（ａ）は、半導体装置Ａ１のｙ－ｚ平面による断面の部分拡大図である。図７（ｂ）は、図５の部分拡大断面図である。すなわち、図７（ｂ）は、半導体装置Ａ１のｘ－ｚ平面による断面の部分拡大図である。図９は、焼結金属接合材３の顕微鏡拡大図である。

焼結金属接合材３は、焼結金属からなる。本実施形態においては、当該焼結金属は、焼結銀である。なお、焼結金属はこれに限らず、焼結銅などであってもよい。焼結金属接合材３は多孔質であり、図９に示すように、多数の微細孔を有する。本実施形態においては、複数の微細孔を空隙としているが、これらにエポキシ樹脂を充填してもよい。この場合、焼結金属接合材３はエポキシ樹脂を含有することになる。なお、エポキシ樹脂の含有量が多いと、焼結金属接合材３の導電性が低下するおそれがあるので、半導体素子１への電流量を考慮してエポキシ樹脂の含有量を決めるのが好ましい。焼結金属接合材３は、第１当接面３１、第２当接面３２、および、複数の焼結金属側面３３を有する。

第１当接面３１は、図７に示すように、第１電極パッド１２１に当接している。すなわち、第１当接面３１は、ｚ方向において、第１電極パッド１２１のｚ２方向の面（延いては当該面の端縁）と一致する。本実施形態においては、第１当接面３１は、ｘ方向寸法が第１電極パッド１２１のｘ方向寸法と同じであり、かつ、ｙ方向寸法が第１電極パッド１２１のｙ方向寸法と同じである。よって、ｚ方向視において、第１当接面３１の各端縁は、第１電極パッド１２１における対応する一の端縁と一致する。

第２当接面３２は、図７に示すように、めっき層２１１ｃに当接した面である。本実施形態においては、第２当接面３２は、ｚ方向視における端縁のすべてがめっき層２１１ｃのｚ方向視における端縁よりも内方に位置する。すなわち、第２当接面３２の全体が、めっき層２１１ｃの上面の一部に当接している。また、ｚ方向視において、第２当接面３２の各端縁が、第１当接面３１における対応する一の端縁（前記各端縁に隣接し且つ平行な一の端縁）よりも外方の位置（ｚ方向視における焼結金属接合材３の中心から相対的に遠い位置）にある。

複数の焼結金属側面３３はそれぞれ、ｚ１方向の端縁が第１当接面３１に繋がり、ｚ２方向の端縁が第２当接面３２に繋がっている。複数の焼結金属側面３３には、ｘ１方向を向く面、ｘ２方向を向く面、ｙ１方向を向く面、そして、ｙ２方向を向く面がある。本実施形態においては、各焼結金属側面３３は、全体が平坦である。

焼結金属接合材３は、ｚ方向に直交する断面を有し、この断面の面積は、ｚ方向に沿って第１当接面３１から第２当接面３２に向かうにつれて次第に大きくなる。すなわち、各焼結金属側面３３は、図７に示すように、ｘ方向視あるいはｙ方向視において傾斜している。焼結金属接合材３は、図７（ａ）に示すようにｘ方向視において台形状であり、図７（ｂ）に示すようにｙ方向視においても台形状である。

複数のワイヤ４はそれぞれ、半導体素子１とリードフレーム２とを接続し、これらを導通させるものである。複数のワイヤ４は、第１ワイヤ４１と複数の第２ワイヤ４２とを含む。

第１ワイヤ４１は、図２および図３に示すように、一端が第２パッド部２２１に接合され、他端が半導体素子１（第２電極パッド１２２）に接合されている。第１ワイヤ４１は、第２パッド部２２１と第２電極パッド１２２とを導通させている。本実施形態においては、第１ワイヤ４１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる。なお、第１ワイヤ４１の構成は、アルミニウムが１００％でなくてもよく、例えば不純物として他の成分（金属、非金属等）を許容範囲内で含んでいてもよい。このように、本開示では、ワイヤの構成材料が、不純物を含有する場合も含め、主たる成分がアルミニウムであるときには、「ワイヤはアルミニウムからなる」あるいは「ワイヤはアルミニウムを含む」などと記述する。なお、アルミニウムに替えて、例えば、金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）により第１ワイヤ４１を構成してもよい。

複数の第２ワイヤ４２はそれぞれ、図２および図３に示すように、一端が第３パッド部２３１に接合され、他端が半導体素子１（第３電極パッド１２３）に接合されている。よって、各第２ワイヤ４２は、第３パッド部２３１と第３電極パッド１２３とを導通させている。本実施形態において、各第２ワイヤ４２は、第１ワイヤ４１と同様に、アルミニウム（Ａｌ）からなるが、これに限定されず、例えば、金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）から構成されていてもよい。また、本実施形態においては、半導体装置Ａ１は、２本の第２ワイヤ４２を備えているが、第２ワイヤ４２の本数はこれに限定されず、３本以上であってもよいし１本であってもよい。図示の例では、各第２ワイヤ４２の径は、第１ワイヤ４１の径より大であるが、これに限定されるわけではない。

第１ワイヤ４１および第２ワイヤ４２の材質、本数、ワイヤ径などは、これらに流れる電流などを考慮して設定することが可能である。

樹脂パッケージ５は、半導体素子１、リードフレーム２の一部、焼結金属接合材３、および、複数のワイヤ４を覆う部材である。樹脂パッケージ５は、電気絶縁性を有する熱硬化性の合成樹脂である。本実施形態においては、樹脂パッケージ５は、黒色のエポキシ樹脂である。樹脂パッケージ５は、樹脂主面５１、樹脂裏面５２、一対の第１樹脂側面５３、および、一対の第２樹脂側面５４を有する。

樹脂主面５１は、図４および図５に示すように、ｚ１方向を向く。樹脂裏面５２は、図４および図５に示すように、ｚ２方向を向く。

一対の第１樹脂側面５３は、図５に示すように、ｘ方向において互いに離間している。一対の第１樹脂側面５３は、ｘ方向において互いに反対側を向く。また、図５に示すように、一対の第１樹脂側面５３はそれぞれ、ｚ１方向の端縁が樹脂主面５１に繋がり、ｚ２方向の端縁が樹脂裏面５２に繋がっている。本実施形態においては、ｘ２方向側に位置する第１樹脂側面５３から、第１リード２１（第１端子部２１２）、第２リード２２（第２端子部２２２）、および、第３リード２３（第３端子部２３２）のそれぞれ一部が露出している。

一対の第２樹脂側面５４は、図４に示すように、ｙ方向において互いに離間している。一対の第２樹脂側面５４は、ｙ方向において互いに反対側を向く。また、図４に示すように、一対の第２樹脂側面５４はそれぞれ、ｚ１方向の端縁が樹脂主面５１に繋がり、ｚ２方向の端縁が樹脂裏面５２に繋がっている。

樹脂パッケージ５には、図１に示す一対の第２樹脂側面５４のそれぞれｚ１方向の端縁から樹脂パッケージ５の内部に窪む一対の樹脂凹部５５が形成されている。また、図１および図５に示すように、樹脂パッケージ５には、ｚ方向において樹脂主面５１から樹脂裏面５２に至る樹脂貫通孔５６が形成されている。本実施形態においては、ｚ方向視において、樹脂貫通孔５６の中心は、パッド貫通孔２１１ｄの中心と一致する。樹脂貫通孔５６の直径は、パッド貫通孔２１１ｄの直径よりも小である。本実施形態においては、パッド貫通孔２１１ｄの孔壁はすべて、樹脂パッケージ５によって覆われている。樹脂貫通孔５６にねじなどの締結部材を挿通させて、ヒートスプレッダなどの放熱機能を備える部材を取り付けることで、半導体装置Ａ１の放熱性能の向上を図ることができる。

上述した半導体装置Ａ１の製造方法について説明する。半導体装置Ａ１の製造方法は、例えば、部品準備工程、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程、樹脂成型工程、および、後工程を有する。本実施形態においては、当該製造方法の各工程は、上記した順に行われる。

部品準備工程では、半導体装置Ａ１の各構成要素を準備する。具体的には、素子本体１１となるウエハに第１ないし第３電極パッド１２１～１２３となるめっき処理を施す。当該ウエハは、素子本体１１（半導体素子１）を複数個生成可能なサイズとされる。そして、めっき処理されたウエハをダイシングして、半導体素子１を生成する。また、リードフレーム２を金型成形により成形する。部品準備工程においては、複数のリードフレーム２が連結フレームにより繋がり、一体的に成形されている。

ダイボンディング工程では、焼結金属接合材３により半導体素子１を第１パッド部２１１に導通接合する。ダイボンディング工程は、ペースト塗布工程、マウント工程、および、焼結処理工程を含む。図８（ａ）は、ペースト塗布工程後の状態を示している。図８（ｂ）は、マウント工程後の状態を示している。図８（ｃ）は、焼結処理工程後の状態を示している。

ペースト塗布工程では、焼結金属接合材３の基となる焼結用金属ペースト材３０を塗布する。本実施形態においては、焼結用金属ペースト材３０として、焼結用銀ペースト材を用いる。当該焼結用銀ペースト材は、溶媒中にマイクロサイズあるいはナノサイズの銀粒子を混ぜ合わせたペースト状である。本実施形態においては、焼結用銀ペースト材の溶媒はエポキシ樹脂を含まない（あるいは、ほとんど含んでいない）。具体的には、ペースト塗布工程では、ディスペンサーを用いて、第１パッド部２１１（めっき層２１１ｃ）上に、焼結用金属ペースト材３０を塗布する。このとき、塗布後の焼結用金属ペースト材３０が図８（ａ）に示す形状となるように、焼結用金属ペースト材３０の塗布量や形状を調整する。なお、図８（ａ）において、後のマウント工程時の載置される半導体素子１を想像線（一点鎖線）で示している。本実施形態においては、図８（ａ）に示すように、塗布後の焼結用金属ペースト材３０が矩形状となるように塗布する。また、ｚ方向視において、焼結用金属ペースト材３０を、半導体素子１よりすこし大き目に塗布する。すなわち、焼結用金属ペースト材３０の側面（ｘ方向およびｙ方向のそれぞれを向く面）を、素子本体１１の素子側面１１３より、外側に位置させる。なお、焼結用金属ペースト材３０をスクリーン印刷により塗布してもよい。

マウント工程では、第１パッド部２１１上に塗布された焼結用金属ペースト材３０に半導体素子１を載置する。具体的には、図８（ｂ）に示すように、半導体素子１の第１電極パッド１２１と第１パッド部２１１とが向かい合うように、半導体素子１を焼結用金属ペースト材３０上に載置する。このとき、焼結用金属ペースト材３０のｚ１方向の端縁が、第１電極パッド１２１のｚ１方向の端縁より、ｚ２方向側に位置する状態（所望の「ペースト－パッド状態」）となるように、載置時の押し込み量（焼結用金属ペースト材３０に対する半導体素子１の押し込み量）を調整する。すなわち、焼結用金属ペースト材３０のｚ１方向の端縁が、第１電極パッド１２１のｚ１方向の端縁より、ｚ１方向側に位置しないように、載置時の押し込み量を調整する。本実施形態においては、図８（ｂ）に示すように、焼結用金属ペースト材３０のｚ１方向の端縁（第１当接面３１）を、ｚ方向において、第１電極パッド１２１のｚ２方向の端縁に一致させている。すなわち、本実施形態においては、半導体素子１に対し特別に力（焼結用金属ペースト材３０に向けた力）を加えることなく、焼結用金属ペースト材３０上に半導体素子１を置く程度としている。換言すれば、本実施形態における押し込み量は、半導体素子１の自重に起因して得られるものである。なお、このときの押し込み量が大きいと、従来の半導体装置のように焼結金属接合材３にフィレット部が形成される。

焼結処理工程では、熱処理によって、焼結用金属ペースト材３０を焼結金属接合材３にする。具体的には、焼結用金属ペースト材３０上に半導体素子１を載置した状態を維持したまま、焼結用金属ペースト材３０を、所定の焼結条件で熱処理する。当該焼結条件としては、加圧の有無、加熱時間、加熱温度、環境（雰囲気）などが挙げられる。本実施形態においては、例えば、無加圧状態で、２００℃で２時間の熱処理を、酸素を含んだ雰囲気中で行う。なお、焼結条件は、上記したものに限定されない。上記熱処理を行うことで、焼結用金属ペースト材３０の溶媒が揮発・消失しつつ、前記銀粒子同士が結合して、図９に示す多孔質な焼結金属接合材３が形成される。

当該焼結処理工程によって形成された焼結金属接合材３は、図７および図８（ｃ）に示す形状となる。なお、図８（ｃ）において、焼結処理工程前の焼結用金属ペースト材３０を想像線（一点鎖線）で示している。焼結用金属ペースト材３０を熱処理することで、焼結用金属ペースト材３０の粘度が低くなる。この粘度の低下により、図８（ｃ）に示すように、焼結用金属ペースト材３０の、ｚ方向視における端縁であり、かつ、ｚ１方向側の端縁（図８（ｃ）においては焼結用金属ペースト材３０の上側の角部）がｚ２方向に垂れ下がる。これにより、焼結金属接合材３は、第１当接面３１のｚ方向視における端縁が第１電極パッド１２１のｚ方向視における端縁に一致する。また、ｚ方向に直交する断面の面積が、第１当接面３１から第２当接面３２に向かうにつれて大となるように傾斜した焼結金属側面３３が形成される。なお、焼結用金属ペースト材３０は、加熱中において、粘度が低下した状態であっても、流動性は低く、鉛はんだのような液体状にはならない。また、鉛はんだのような濡れ性はない。焼結処理工程において、焼結用金属ペースト材３０から焼結金属接合材３に変移するとき、焼結用金属ペースト材３０は、その外側から焼結金属接合材３に変移する。また、上記溶媒が揮発・消失するので、焼結金属接合材３は、焼結用金属ペースト材３０の状態のときに比べて、体積が小さい。

上記ダイボンディング工程では、ペースト塗布工程において焼結用金属ペースト材３０の塗布量や形状を調整し、かつ、マウント工程において半導体素子１の載置時の押し込み量を調整している。しかし、本開示はこれに限定されず、ダイボンディング工程後に、図７に示す接合構造となればよい。

ワイヤボンディング工程では、第１ワイヤ４１および複数の第２ワイヤ４２をボンディングする。ワイヤボンディング工程は、例えば、周知のワイヤボンダを用いて行われる。ワイヤボンディング工程は、第１ワイヤボンディング工程および第２ワイヤボンディング工程を含む。

第１ワイヤボンディング工程では、キャピラリを用いたワイヤボンダによって、第１ワイヤ４１のボンディングを行う。具体的には、まず、ワイヤボンダのキャピラリからワイヤの先端部を突出させ、これを溶解させて、ワイヤの先端部をボール状にする。このボール状の先端部を第２電極パッド１２２に押し付ける。次に、キャピラリからワイヤを引き出しつつキャピラリを移動させ、第２リード２２の第２パッド部２２１にワイヤを押し付ける。そして、キャピラリのクランパでワイヤを押さえながら、キャピラリを持ち上げ、ワイヤを切断する。これにより、第１ワイヤ４１が形成され、第２電極パッド１２２と第２パッド部２２１とが導通接続される。なお、先に第２パッド部２２１にボンディングしてから、第２電極パッド１２２にボンディングしてもよい。

第２ワイヤボンディング工程は、ウェッジツールを用いたワイヤボンダによって、複数の第２ワイヤ４２をボンディングする。具体的には、まず、ウェッジボンディング可能な状態とされたウェッジツールのウェッジの先端を第３電極パッド１２３に押し付けつつ、超音波振動を付加する。これにより、第２ワイヤ４２の一端と第３電極パッド１２３とが溶接される。そして、ウェッジの先端からワイヤを引き出しつつウェッジを移動させ、第３リード２３の第３パッド部２３１にワイヤを押し付けつつ、超音波振動を付加する。これにより、第２ワイヤ４２の他端と第３パッド部２３１とが溶接される。その後、ウェッジを少しだけ移動させ、ウェッジツールのカッタで第２ワイヤ４２に切れ目を付ける。そして、ウッジとともに、ワイヤを第３パッド部２３１から離間させることで、ワイヤが切断される。これにより、第２ワイヤ４２が形成され、第３電極パッド１２３と第３パッド部２３１とが導通接続される。本実施形態においては、第２ワイヤボンディング工程を２回行うことで、２本の第２ワイヤ４２が形成される。なお、先に第３パッド部２３１にボンディングしてから、第３電極パッド１２３にボンディングしてもよい。

ワイヤボンディング工程において、第１ワイヤボンディング工程と第２ワイヤボンディング工程との順序は限定されず、どちらを先におこなってもよい。また、第１ワイヤボンディング工程において、キャピラリの代わりにウェッジツールを用いてもよいし、第２ワイヤボンディング工程において、ウェッジツールの代わりにキャピラリを用いてもよい。これらは、第１ワイヤ４１および複数の第２ワイヤ４２の、材質、ワイヤ径、配置などに応じて、適宜変更すればよい。

樹脂成型工程では、樹脂パッケージ５を形成し、半導体装置Ａ１のパッケージングが行われる。樹脂成型工程は、例えば、金型を用いた、周知のトランスファモールド成形により行われる。具体的には、半導体素子１、第１ワイヤ４１、および、複数の第２ワイヤ４２をボンディングしたリードフレーム２を、金型成形機にセットし、流動化させたエポキシ樹脂を金型内のキャビティに流し込み、モールド成形する。そして、エポキシ樹脂を硬化させ、成形済みのリードフレーム２を取り出す。そして、余分な樹脂やバリ取りなどにより、上記する樹脂パッケージ５の形に整形する。

後工程では、半導体装置Ａ１を図１に示す形状にし、半導体装置Ａ１を出荷可能な製品に仕上げる。後工程は、例えば、樹脂パッケージ５の外部に露出したリードフレーム２の不要部分（上記した連結フレームなど）を切断する切断工程、樹脂パッケージ５の外部に露出したリードフレーム２の曲げに対する強度向上、プリント基板などへの実装時の接着性の向上、錆防止などのための外装処理工程、樹脂パッケージ５の外部に露出したリードフレーム２を所定の形状に曲げるリード加工工程、社名、製品名、ロッド番号などをパッケージに刻印する捺印工程、および、製品の良・不良を判別する検査・選別工程などが行われる。なお、これらの工程は、最終的な半導体装置Ａ１の仕様に応じて、適宜実施すればよい。後工程を経て、図１～図５に示す半導体装置Ａ１が完成する。

次に、上述した半導体装置Ａ１およびその製造方法の作用効果について説明する。

本実施形態によれば、焼結金属接合材３は、第１電極パッド１２１に当接し、素子本体１１には当接しない。すなわち、素子本体１１よりも比較的接合性の高い第１電極パッド１２１に当接している。これにより、衝撃などの影響により焼結金属接合材３の一部が欠損することを抑制することができる。したがって、ダイボンド材として焼結金属を用いた半導体装置Ａ１の信頼性の向上が可能となる。また、従来の半導体装置においては、焼結金属接合材３と素子本体１１の側面とが接しており、焼結金属接合材３（銀）の線膨張係数と素子本体１１（シリコン）の線膨張係数との違いにより、素子本体１１に応力が働いていた。当該応力によって、素子本体１１にクラックが発生することもあった。一方、本実施形態においては、上記するように、焼結金属接合材３が素子本体１１に当接する部分を有していないため、素子本体１１のクラックの発生を抑制することができる。したがって、ダイボンド材として焼結金属を用いた半導体装置Ａ１の信頼性の向上が可能となる。

本実施形態においては、焼結金属接合材３の基となる焼結用金属ペースト材３０として、エポキシ樹脂を（ほとんど）含まないものを用いた。焼結用金属ペースト材３０としてエポキシ樹脂を含まない場合、形成される焼結金属接合材３は、エポキシ樹脂を含む場合と比べて硬く、脆い。そのため、焼結金属接合材３が欠損する可能性が高い。したがって、本実施形態のように、焼結金属接合材３がエポキシ樹脂を含まない場合、エポキシ樹脂を含む場合に比べて、焼結金属接合材３の欠損を抑制できる。すなわち、エポキシ樹脂を含まない焼結金属接合材３を用いる場合において、本実施形態のような接合構造とすることが特に有効である。

次に、半導体装置Ａ１の変形例について、図１０（ａ）～（ｃ）に基づき説明する。

図１０（ａ）は、各焼結金属側面３３が、焼結金属接合材３の外側に突出した曲面である場合を示している。図１０（ｂ）は、各焼結金属側面３３が、焼結金属接合材３の内側に窪んだ曲面である場合を示している。図１０（ｃ）は、焼結金属接合材３のｚ１方向の端縁と第１電極パッド１２１のｚ１方向の端縁とが、ｚ方向において一致している場合を示している。図１０（ｃ）においては、各焼結金属側面３３が平坦である場合を示しているが、図１０（ａ）や図１０（ｂ）のような曲面であってもよい。

図１０に示す各変形例においても、上記第１実施形態と同様に、焼結金属接合材３のｚ１方向の端縁が、第１電極パッド１２１のｚ１方向の端縁より、ｚ２方向側に位置している。なお、ペースト塗布工程で用いる焼結用金属ペースト材３０の種類や塗布量、マウント工程における載置時の押し込み量、焼結処理工程における焼結条件などを適宜変更することで、焼結金属接合材３による接合構造が図１０（ａ）～（ｃ）のようになる。

上記した各種変形例においても、焼結金属接合材３は、第１電極パッド１２１に当接し、素子本体１１には当接していないため、上記した効果を奏することができる。

次に、第１の側面の第２実施形態に係る半導体装置Ａ２について説明する。以下の説明において、上記第１実施形態の半導体装置Ａ１と同一あるいは類似の要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。第２実施形態の半導体装置Ａ２は、ｚ１方向から見たときに、半導体素子１によって焼結金属接合材３の全体が隠される点で、上記第１実施形態に係る半導体装置Ａ１と異なる。この点を除き、半導体装置Ａ２の全体構成は、半導体装置Ａ１（図１～図５参照）と実質的に同じである。

図１１および図１２は、半導体装置Ａ２における接合構造を説明するための図である。図１１は、半導体装置Ａ２の部分拡大平面図（図６に対応した図）である。なお、図１１において、焼結金属接合材３を破線で記している。図１２（ａ）は、半導体装置Ａ２のｙ－ｚ平面による断面の部分拡大図（図７（ａ）に対応した図）である。図１２（ｂ）は、第２実施形態のｘ－ｚ平面による断面の部分拡大図（図７（ｂ）に対応した図）である。第２実施形態における焼結金属接合材３の顕微鏡拡大図は、図９と同じである。

本実施形態においては、焼結金属接合材３は、図１１および図１２に示すように、第１当接面３１のｚ方向視における端縁のすべてが、第１電極パッド１２１のｚ方向視における端縁よりも内方に位置している。また、図１２に示すように、第１当接面３１のｚ方向視における端縁と、第２当接面３２のｚ方向視における端縁とが一致している。すなわち、第２当接面３２のｚ方向視における端縁のすべてが、第１電極パッド１２１のｚ方向視における端縁よりも内方に位置している。焼結金属接合材３は、図１２（ａ）が示すようにｘ方向視において矩形状であり、図１２（ｂ）が示すようにｙ方向視においても矩形状である。よって、焼結金属接合材３は、ｚ１方向から見たときに、半導体素子１に隠れている。

本実施形態においても、焼結金属接合材３は、第１電極パッド１２１には当接するが、素子本体１１には当接しない。したがって、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

次に、上記半導体装置Ａ２の変形例について、図１３（ａ）～（ｃ）に基づき説明する。

図１３（ａ）は、各焼結金属側面３３のｚ方向の中央部が、焼結金属接合材３の外側に突出した曲面である場合を示している。図１３（ｂ）は、各焼結金属側面３３のｚ方向中央部が、焼結金属接合材３の内側に窪んだ曲面である場合を示している。図１３（ｃ）は、各焼結金属側面３３が第１実施形態のように傾斜している場合を示している。なお、これ以外にも、各焼結金属側面３３において、突出する部分と窪んでいる部分との両方が存在する構成であってもよい。

本変形例に係る焼結金属接合材３においても、上記第１実施形態に係る変形例と同様に、焼結金属接合材３のｚ１方向の端縁が、第１電極パッド１２１のｚ１方向の端縁より、ｚ２方向側に位置している。なお、ペースト塗布工程で用いる焼結用金属ペースト材３０の種類や塗布量、マウント工程における載置時の押し込み量、焼結処理工程における焼結条件などを適宜変更することで、焼結金属接合材３による接合構造が図１３（ａ）～図１３（ｃ）のようになる。

上記した第２実施形態の各種変形例においても、焼結金属接合材３は、第１電極パッド１２１に当接し、素子本体１１には当接していないため、上記した効果を奏することができる。

次に、第１の側面の第３実施形態に係る半導体装置Ａ３について説明する。以下の説明において、上記第１および第２実施形態に係る半導体装置Ａ１，Ａ２と同一あるいは類似の要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。第３実施形態の半導体装置Ａ３は、第１電極パッド１２１が、素子裏面１１２から繋がり、各素子側面１１３に形成された部分を有している点で、上記第１および第２実施形態に係る半導体装置Ａ１，Ａ２と異なる。この点を除き、半導体装置Ａ３の全体構成は、上記半導体装置Ａ１（図１～図５参照）と実質的に同じである。

図１４（ａ）は、第３実施形態のｙ－ｚ平面による断面の部分拡大図（図７（ａ）に対応した図）である。図１４（ｂ）は、第３実施形態のｘ－ｚ平面による断面の部分拡大断面図（図７（ｂ）に対応した図）である。なお、第３実施形態における焼結金属接合材３の顕微鏡拡大図は、図９と同じである。

図１４に示すように、素子本体１１の各素子側面１１３は、素子側面平坦部１１３ａおよび素子側面凹部１１３ｂを有する。素子側面平坦部１１３ａは、各素子側面１１３のうち、平坦である部分である。素子側面凹部１１３ｂは、各素子側面１１３のうち、素子側面平坦部１１３ａから素子本体１１の内側に向かって窪んだ部分である。本実施形態においては、素子側面凹部１１３ｂは、ｚ２方向の端縁に位置しており、素子側面平坦部１１３ａと素子裏面１１２とを繋いでいる。

本実施形態においては、第１電極パッド１２１は、第１被覆部１２１ａおよび第２被覆部１２１ｂを有する。

第１被覆部１２１ａは、第１電極パッド１２１のうち、素子裏面１１２の表面に形成された部分である。第２被覆部１２１ｂは、第１電極パッド１２１のうち、第１被覆部１２１ａ以外の部分である。本実施形態においては、第２被覆部１２１ｂは、各素子側面１１３の素子側面凹部１１３ｂの表面に形成されている。第２被覆部１２１ｂは、第１被覆部１２１ａに繋がっている。第２被覆部１２１ｂは、第１被覆部１２１ａのｘ方向およびｙ方向の両端縁から素子側面凹部１１３ｂに沿ってｚ１方向に延びている。すなわち、第２被覆部１２１ｂは、第１被覆部１２１ａから素子側面１１３に沿ってｚ１方向に延びている。

上記した第１被覆部１２１ａおよび第２被覆部１２１ｂを有する第１電極パッド１２１を形成するには、例えば、ダイシングラインに沿ってウエハの裏面をハーフカットすることで、溝を形成する。その後、スパッタやめっきなどの処理により、ウエハの裏面全体に第１電極パッド１２１の材料を形成する。続いて、上記ハーフカット時で用いたブレードよりも幅の狭いブレードでダイシングラインに沿ってウエハを切断する。これにより、上記溝が分離され素子側面凹部１１３ｂが形成されるとともに、ウエハの切断面が素子側面平坦部１１３ａとなる。そして、第１電極パッド１２１のうち素子側面凹部１１３ｂに沿う部分が、第２被覆部１２１ｂとなる。第２被覆部１２１ｂは、焼結金属接合材３に当接している。図示の例では、焼結金属接合材３の一部がｚ１方向に突出し、当該突出部が、第２被覆部１２１ｂに当接している。図１４（ａ）または（ｂ）に示される断面において、当該突出部の端縁（前方端縁）は、第２被覆部１２１ｂの前方端縁（ｚ１側の端縁）よりも後方に（ｚ２方向に）離間している。

本実施形態においても、焼結金属接合材３は、第１電極パッド１２１には当接するが、素子本体１１には当接しない。したがって、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

さらに、本実施形態においては、焼結金属接合材３と半導体素子１の第１電極パッド１２１とが当接する面積が、上記第１および第２実施形態よりも大きくなる。したがって、上記第１および第２実施形態よりも、焼結金属接合材３と半導体素子１との接合強度を高めることができる。

次に、上記半導体装置Ａ３の変形例について、図１５（ａ）～（ｃ）に基づき説明する。

図１５（ａ）は、第２被覆部１２１ｂが素子側面平坦部１１３ａまで延びた場合を示している。図１５（ｂ）は、素子側面凹部１１３ｂが各素子側面１１３のｚ方向中央部に形成された場合を示している。よって、図１５（ｂ）に示す半導体装置Ａ３は、各素子側面１１３において、素子側面凹部１１３ｂのｚ方向両端縁が、素子側面平坦部１１３ａに繋がっている。図１５（ｃ）は、各素子側面１１３が素子側面凹部１１３ｂを有していない場合を示している。例えば、ウエハのダイシング、スパッタ、めっきなどの処理において、その手法や順序などを適宜変更することで、図１５（ａ）～図１５（ｃ）に示す形状の半導体素子１が形成される。

図１５に示す各変形例においても、上記第１実施形態に係る変形例と同様に、焼結金属接合材３のｚ１方向の端縁が、第１電極パッド１２１のｚ１方向の端縁より、ｚ２方向側に位置している。なお、ペースト塗布工程で用いる焼結用金属ペースト材３０の種類や塗布量、マウント工程における載置時の押し込み量、焼結処理工程における焼結条件などを適宜変更することで、焼結金属接合材３による接合構造が図１５（ａ）～図１５（ｃ）のようになる。

上記した各種変形例においても、焼結金属接合材３は、第１電極パッド１２１に当接し、素子本体１１には当接していないため、上記した効果を奏することができる。

上記第３実施形態およびその各種変形例においては、図１４および図１５のように、各焼結金属側面３３が平坦である場合を示したが、これに限定されない。すなわち、上記第３実施形態におよびその各種変形例においても、上記第１実施形態の各種変形例のように、焼結金属接合材３の外側に突出した曲面であってもよく（図１０（ａ）参照）、焼結金属接合材３の内側に窪んだ曲面であってもよい（図１０（ｂ）参照）。また、焼結金属側面３３が傾斜している場合を示したが、これに限定されず、ｘ－ｙ平面に対して直立していてもよい。

上記第１ないし第３実施形態においては、第１パッド部２１１（パッド主面２１１ａ）にめっき層２１１ｃを形成している場合を説明したが、めっき層２１１ｃを形成していなくてもよい。すなわち、半導体素子１が焼結金属接合材３を介して第１パッド部２１１に接合されていてもよい。この場合、焼結金属接合材３の第２当接面３２は、第１パッド部２１１（パッド主面２１１ａ）に当接する。

上記第１ないし第３実施形態においては、１つの半導体素子１をリードフレーム２に搭載した場合を説明したが、これに限定されず、複数の半導体素子１を搭載してもよい。この場合、リードフレーム２の形状やリードの本数など、半導体装置の目的とする機能に応じて適宜変更すればよい。

上記第１ないし第３実施形態においては、リードフレーム構造の半導体装置について説明したが、本開示に係る技術は、焼結金属接合材３を用いて半導体素子１を接合する各種半導体装置に適用することが可能である。例えば、リードフレーム構造ではなく、表面実装用のチップ型の半導体装置においても、本開示に係る技術は適用可能である。

本開示の第１の側面に係る半導体装置または当該半導体装置の製造方法は、以下の付記１Ａ～１６Ａのように規定しうる。

付記１Ａ．素子本体および電極パッドを有する半導体素子であって、前記素子本体が、第１方向の前方を向く素子主面と、前記第１方向の後方を向く素子裏面とを有し、前記電極パッドが前記素子裏面を覆っている、半導体素子と、
前記半導体素子を搭載する素子搭載部と、
前記電極パッドと前記素子搭載部とを導通接合する焼結金属接合材と、
を備えており、
前記焼結金属接合材が、第１の後方端縁と、この第１の後方端縁から前記第１方向の前記前方に離間した第１の前方端縁とを有し、前記電極パッドが、第２の後方端縁と、この第２の後方端縁から前記第１方向の前記前方に離間した第２の前方端縁とを有し、前記焼結金属接合材の前記第１の前方端縁は、前記電極パッドの前記第２の前方端縁から前記第１方向の前記後方に離間している、半導体装置。

付記２Ａ．前記焼結金属接合材は、前記電極パッドに当接する第１当接面と、この第１当接面とは反対側の第２当接面とを有しており、
前記第１方向において、前記第１当接面の全体が、前記電極パッドの前記第２の後方端縁と一致する、付記１Ａに記載の半導体装置。

付記３Ａ．前記素子搭載部に形成されためっき層をさらに備えており、前記第２当接面は、前記めっき層に当接している、付記２Ａに記載の半導体装置。

付記４Ａ．前記めっき層は、銀を含有する、付記３Ａに記載の半導体装置。

付記５Ａ．前記第１当接面および前記電極パッドは、前記第１方向視において互いに一致する端縁をそれぞれ有している、付記２Ａないし付記４Ａのいずれか一項に記載の半導体装置。

付記６Ａ．前記第１方向視において、前記第１当接面の全体が、前記電極パッドの一部に重なる、付記２Ａないし付記４Ａのいずれか一項に記載の半導体装置。

付記７Ａ．前記焼結金属接合材は、前記第１方向に直交する断面を有し、この断面の面積が、前記第１当接面から前記第２当接面に向かうにつれて大となる、付記５Ａまたは付記６Ａに記載の半導体装置。

付記８Ａ．前記第１当接面および前記第２当接面は、前記第１方向視において互いに一致する、付記５Ａまたは付記６Ａに記載の半導体装置。

付記９Ａ．前記半導体素子は、前記第１方向に直交する第２方向を向く素子側面を有しており、
前記電極パッドは、前記素子裏面を覆う第１被覆部と、前記第１被覆部から前記素子側面に沿って前記第１方向前方に延びる第２被覆部と、を有しており、
前記第２被覆部は、前記焼結金属接合材に当接している、付記１Ａに記載の半導体装置。

付記１０Ａ．前記焼結金属接合材は、多孔質の焼結銀である、付記１Ａないし付記９Ａのいずれか一項に記載の半導体装置。

付記１１Ａ．前記半導体素子は、シリコンからなる、付記１Ａないし付記１０Ａのいずれか一項に記載の半導体装置。

付記１２Ａ．リードフレームをさらに備えており、前記素子搭載部は、前記リードフレームの一部により構成されている、付記１Ａないし付記１１Ａのいずれか一項に記載の半導体装置。

付記１３Ａ．前記半導体素子および前記焼結金属接合材を覆う樹脂パッケージをさらに備える、付記１Ａないし付記１２Ａのいずれか一項に記載の半導体装置。

付記１４Ａ．前記半導体素子は、ＩＧＢＴまたはパワーＭＯＳＦＥＴである、付記１Ａないし付記１３Ａのいずれか一項に記載の半導体装置。

付記１５Ａ．付記１Ａないし付記１４Ａのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記素子搭載部に焼結用金属ペースト材を塗布するペースト塗布工程と、
前記焼結用金属ペースト材と前記電極パッドとが向かい合うように、前記焼結用金属ペースト材に前記半導体素子を載置するマウント工程と、
前記焼結用金属ペースト材を熱処理して前記焼結金属接合材にする焼結工程と、
を含んでおり、
前記マウント工程において、前記第１方向における前記焼結用金属ペースト材の前方端縁が、前記第１方向における前記電極パッドの前方端縁より、前記第１方向の後方に位置する所定のペースト－パッド状態とし、このペースト－パッド状態を維持したままで前記焼結工程の前記熱処理を行う、製造方法。

付記１６Ａ．前記マウント工程は、前記ペースト－パッド状態を実現すべく、前記焼結用金属ペースト材に対する前記半導体素子の押し込み量を調整する工程を含む、付記１５Ａに記載の製造方法。

本開示の第１の側面に係る半導体装置および当該半導体装置の製造方法は、上記した実施形態に限定されるものではない。半導体装置の各部の具体的な構成および半導体装置の製造方法の各工程の具体的な処理は、種々に設計変更自在である。

次に、本開示の第２の側面に係る実施形態について、図１６～図３５を参照しつつ説明する。

まず、第２の側面に係る実施形態を提案するに至るまでの背景技術について説明する。上述のとおり、半導体素子を支持部材（ボンディング部）に搭載するためのダイボンド材として、従来の鉛はんだに替えて、焼結銀等が用いられる場合がある。具体的には、有機溶液を含む金属ペーストをボンディング部に塗布し、塗布された金属ペースト上に半導体素子を搭載する。そして、金属ペーストを加熱処理することで、有機溶液が蒸発し、焼結銀からなる接着層が形成される。

しかしながら上記の手法において、有機溶液の蒸発によって発生した気体の一部が、外部に排出されずに前記接着層内に滞留してしまい、その結果、接着層内にボイドが形成されることがある。ボイドは、一般に接着層全体にわたって不規則に形成されるが、複数のボイドが接着層の一領域中に集中して形成されることもある。このような場合、ボンディング部に対する半導体素子の接合強度が場所によって不均一となり、接合強度が比較的小さい箇所において接着層が破損するなどの不具合が生じうる。このようなことは、焼結銀に限らず、焼結銅など他の焼結金属の場合も、同様に生じる傾向がある。このように従来の半導体装置において、ダイボンド材として焼結金属を用いる場合、接着層の接合強度に対する信頼性の向上を図る上で、未だ改善の余地があった。

本開示の第２の側面に係る実施形態は、上記の事情に鑑みて考え出されたものであり、その一の目的は、ダイボンド材として焼結金属を用いる場合の信頼性の向上を図ることができる半導体装置の製造方法および半導体装置を提供することにある。

図１６～図２０は、第２の側面の第１実施形態に係る半導体装置Ｂ１を示している。半導体装置Ｂ１は、例えば自動車や電子機器などの電装回路基板に実装される形式のものである。半導体装置Ｂ１は、半導体素子１、リードフレーム２、焼結金属接合材３、複数のワイヤ４、および、樹脂パッケージ５を備えている。

図１６は、半導体装置Ｂ１の斜視図である。図１７は、図１６に示す斜視図において、樹脂パッケージ５を省略したものである。図１８は、半導体装置Ｂ１の平面図（ｚ１方向からｚ２方向を見た図）である。図１９は、半導体装置Ｂ１の背面図（ｘ１方向からｘ２方向を見た図）である。図２０は、半導体装置Ｂ１の右側面図（ｙ１方向からｙ２方向を見た図）である。なお、図１８～図２０においては、樹脂パッケージ５を二点鎖線で示している。

半導体素子１は、半導体装置Ｂ１の機能の中枢となる電子部品である。本実施形態においては、半導体素子１は、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）またはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などのパワー半導体素子である。本実施形態においては、半導体素子１は、ｚ方向視において、４ｍｍ角の矩形状である。すなわち、ｘ方向寸法およびｙ方向寸法がともに４ｍｍである。なお、半導体素子１の大きさは、これに限定されない。半導体素子１は、素子本体１１、主面電極パッド１２１、および、裏面電極パッド１２２を含んでいる。

素子本体１１は、半導体材料よりなる。本実施形態においては、当該半導体材料はシリコンである。素子本体１１は、直方体である。素子本体１１は、素子主面１１１、素子裏面１１２、複数の素子側面１１３を含む。

素子主面１１１および素子裏面１１２は、互いに反対側を向く。本実施形態においては、素子主面１１１は、ｚ１方向を向く。素子裏面１１２は、ｚ２方向を向く。また、素子主面１１１および素子裏面１１２はともに、平坦である。

複数の素子側面１１３はそれぞれ、素子主面１１１および素子裏面１１２に直交する。各素子側面１１３は、ｚ１方向の端縁が素子主面１１１に繋がり、ｚ２方向の端縁が素子裏面１１２に繋がっている。各素子側面１１３は、ｚ方向視において、半導体素子１の外方を向く。本実施形態においては、各素子側面１１３は、面全体が平坦である。

主面電極パッド１２１は、素子主面１１１に形成されている。本実施形態においては、主面電極パッド１２１は、第１主面電極パッド１２１Ａおよび第２主面電極パッド１２１Ｂを含んでいる。第１主面電極パッド１２１Ａと第２主面電極パッド１２１Ｂとは、互いに絶縁されている。第１主面電極パッド１２１Ａの面積は、第２主面電極パッド１２１Ｂの面積よりも小さい。第１主面電極パッド１２１Ａには第１ワイヤ４１が接続され、第２主面電極パッド１２１Ｂには第２ワイヤ４２が接続されている。

裏面電極パッド１２２は、素子裏面１１２に形成されている。裏面電極パッド１２２は、ｚ方向視において矩形状である。また、裏面電極パッド１２２は、ｚ方向視における端縁がすべて、素子裏面１１２のｚ方向視における端縁と一致する。よって、裏面電極パッド１２２は、素子裏面１１２のすべてを覆っている。

主面電極パッド１２１および裏面電極パッド１２２はそれぞれ、例えば、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ａｕなどのめっき層からなる。半導体素子１がパワーＭＯＳＦＥＴである場合、例えば、裏面電極パッド１２２はドレイン電極であり、第１主面電極パッド１２１Ａはゲート電極であり、第２主面電極パッド１２１Ｂはソース電極である。半導体素子１がＩＧＢＴである場合、例えば、裏面電極パッド１２２はコレクタ電極であり、第１主面電極パッド１２１Ａはゲート電極であり、第２主面電極パッド１２１Ｂはエミッタ電極である。なお、上記したものは一例であり、これらに限定されない。

リードフレーム２は、導電性材料よりなる。このような導電性材料としては、例えばＣｕが挙げられる。リードフレーム２は、電装回路基板に接合されることにより、半導体素子１と電装回路基板との導通経路をなす。本実施形態においては、リードフレーム２は、第１リード２１、第２リード２２、および、第３リード２３を有する。

第１リード２１は、第１パッド部（ダイパッド）２１１、第１端子部２１２、および、中間連結部２１３を含む。

第１パッド部２１１は、半導体素子１を搭載する部分である。第１パッド部２１１は、パッド主面２１１ａおよびパッド裏面２１１ｂを有する。

パッド主面２１１ａは、ｚ１方向を向く。パッド主面２１１ａは面全体が平坦である。パッド主面２１１ａには、めっき層２１１ｃが形成されている。めっき層２１１ｃは、パッド主面２１１ａのうち、半導体素子１を搭載する部分を覆う。本実施形態においては、めっき層２１１ｃは、ｚ方向視において矩形状であり、半導体素子１よりも面積が大である。なお、めっき層２１１ｃは、少なくとも半導体素子１を搭載する部分を覆っていればよいが、その他の部分も覆っていてもよいし、リードフレーム２の全体を覆っていてもよい。めっき層２１１ｃは、例えばＡｇからなる。なお、めっき層２１１ｃの材質はこれに限定されない。めっき層２１１ｃは、例えば、電解めっきにより形成される。なお、めっき層２１１ｃの形成方法は、これに限定されない。

パッド裏面２１１ｂは、ｚ２方向を向く。パッド裏面２１１ｂは、面全体が平坦である。パッド裏面２１１ｂは、面全体にわたって樹脂パッケージ５から露出している。これにより、半導体装置Ｂ１の放熱性を向上させている。なお、パッド裏面２１１ｂが樹脂パッケージ５に覆われていてもよい。

第１パッド部２１１には、パッド主面２１１ａからパッド裏面２１１ｂまでに至るパッド貫通孔２１１ｄが形成されている。パッド貫通孔２１１ｄは、ｚ方向視において、半導体素子１から離間している。

第１端子部２１２は、図１７および図１８に示すように、ｘ方向に沿って延びている。第１端子部２１２の一部は、樹脂パッケージ５から露出している。第１端子部２１２は、中間連結部２１３、第１パッド部２１１、めっき層２１１ｃ、および、焼結金属接合材３を介して、裏面電極パッド１２２に導通している。

中間連結部２１３は、図１７および図１８に示すように、第１パッド部２１１と第１端子部２１２とに繋がる。第１パッド部２１１と第１端子部２１２とは、ｚ方向における位置が異なっており、第１パッド部２１１は、第１端子部２１２よりもｚ２方向に位置する。よって、中間連結部２１３は、第１パッド部２１１および第１端子部２１２に対して傾斜している。中間連結部２１３はすべて、樹脂パッケージ５に覆われている。

第２リード２２は、第２パッド部２２１および第２端子部２２２を含む。

第２パッド部２２１は、図１７および図１８に示すように、ｙ方向寸法が第２端子部２２２よりも大きい。第２パッド部２２１はすべて、樹脂パッケージ５に覆われている。図１７および図１８に示すように、第２パッド部２２１には、第１ワイヤ４１が接続されている。

第２端子部２２２は、図１７および図１８に示すように、ｘ方向に沿って延びている。第２端子部２２２の一部は、樹脂パッケージ５から露出している。

第３リード２３は、第３パッド部２３１および第３端子部２３２を含む。

第３パッド部２３１は、図１７および図１８に示すように、ｙ方向寸法が第３端子部２３２よりも大きい。第３パッド部２３１はすべて、樹脂パッケージ５に覆われている。図１７および図１８に示すように、第３パッド部２３１には、第２ワイヤ４２が接続されている。

第３端子部２３２は、図１７および図１８に示すように、ｘ方向に沿って延びている。第３端子部２３２の一部は、樹脂パッケージ５から露出している。

第１リード２１、第２リード２２、および、第３リード２３は、互いに離間している。第１リード２１の第１端子部２１２は、ｙ方向において、第２リード２２の第２端子部２２２と第３リード２３の第３端子部２３２との間に配置される。第１端子部２１２、第２端子部２２２、および、第３端子部２３２において、樹脂パッケージ５から露出する部分は、金属製のめっき層で覆われている。例えば、当該金属製のめっき層は、めっき層２１１ｃと同質である。当該金属製のめっき層は電解めっきにより形成される。

焼結金属接合材３は、半導体素子１とリードフレーム２（第１パッド部２１１）との間に介在し、これらを導通接合する。図２１～図２４は、焼結金属接合材３を説明するための図である。図２１は、図１８に示す平面図の一部を拡大した図（部分拡大平面図）である。なお、図２１においては、焼結金属接合材３を破線で示している。図２２は、図２１におけるＸＸＩＩ－ＸＸＩＩ線に沿う断面図である。図２３は、図２１におけるＸＸＩＩＩ－ＸＸＩＩＩ線に沿う断面図である。図２４は、焼結金属接合材３の顕微鏡拡大図である。

焼結金属接合材３は、焼結金属からなる。本実施形態においては、当該焼結金属は、焼結銀である。なお、焼結金属はこれに限らず、焼結銅などであってもよい。焼結金属接合材３は、図２４に示すように、多数の微細孔を有する多孔質である。本実施形態においては、焼結金属接合材３は、複数の微細孔が空隙であるものとするが、複数の微細孔にエポキシ樹脂が充填されていてもよい。すなわち、焼結金属接合材３はエポキシ樹脂を含有していてもよい。ただし、エポキシ樹脂の含有量が多いと、焼結金属接合材３の導電性を低下させるため、半導体素子１への電流量を考慮してエポキシ樹脂の含有量を決めておく。

本実施形態においては、焼結金属接合材３は、図２１に示すように、複数の個物形成部３１からなる。複数の個物形成部３１は、互いに離間している。本実施形態においては、各個物形成部３１は、図２１に示すように、ｚ方向視において矩形状である。なお、矩形状に限定されず、円形状であってもよいし、多角形状であってもよい。各個物形成部３１は、ｚ方向視における寸法が１ｍｍ角としている。なお、各個物形成部３１のｚ方向視における寸法は、これに限定されない。焼結金属接合材３のｚ方向視における形状は、後述するペースト塗布工程時の塗布領域６１のｚ方向視における形状に依存する。複数の個物形成部３１は、マトリクス状に配置されており、ｘ方向およびｙ方向において隣り合う他の個物形成部３１との離間距離を０．５ｍｍとしている。本実施形態においては、図２１に示すように、複数の個物形成部３１はすべて、ｚ方向視において、半導体素子１に重なる。また、各個物形成部３１は、図２２および図２３に示すように、ｘ方向視およびｙ方向視のいずれにおいても矩形状である。各個物形成部３１は、個物主面３１１、個物裏面３１２、および、複数の個物側面３１３を有する。

個物主面３１１は、図２２および図２３に示すように、裏面電極パッド１２２に当接した面である。個物裏面３１２は、図２２および図２３に示すように、めっき層２１１ｃに当接した面である。複数の個物側面３１３はそれぞれ、ｚ１方向の端縁が個物主面３１１に繋がり、ｚ２方向の端縁が個物裏面３１２に繋がっている。本実施形態においては、複数の個物側面３１３には、ｘ１方向を向く面、ｘ２方向を向く面、ｙ１方向を向く面、そして、ｙ２方向を向く面がある。各個物側面３１３は、面全体が平坦である。なお、本実施形態においては、各個物側面３１３は、図２２および図２３に示すように、ｘ－ｙ平面に直交するものとするが、これに限定されない。例えば、各個物形成部３１のｘ－ｙ平面による断面がｚ１方向からｚ２方向に向けて大きくなるように、各個物側面３１３は傾斜していてもよい。あるいは、各個物側面３１３は、ｚ方向中央が突き出た凸面であってもよいし、ｚ方向中央が窪んだ凹面であってもよい。これらは、後述する焼結処理工程における焼結条件などによる。

複数のワイヤ４はそれぞれ、半導体素子１とリードフレーム２とを接続し、これらを導通させるものである。複数のワイヤ４には、第１ワイヤ４１と第２ワイヤ４２とがある。

第１ワイヤ４１は、図１７および図１８に示すように、一端が第２パッド部２２１に接合され、他端が半導体素子１（第１主面電極パッド１２１Ａ）に接合されている。よって、第１ワイヤ４１は、第２パッド部２２１と第１主面電極パッド１２１Ａとを導通させている。本実施形態においては、第１ワイヤ４１は、主な材質がアルミニウム（Ａｌ）である。すなわち、第１ワイヤ４１は、構成物質としてアルミニウムを含む。アルミニウムの含有率は、１００％であってもよいし、１００％未満であってもよい（すなわち、不純物が含まれていてもよい）。なお、主原料はアルミニウムに限定されず、例えば、金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）であってもよい。

第２ワイヤ４２は、図１７および図１８に示すように、一端が第３パッド部２３１に接合され、他端が半導体素子１（第２主面電極パッド１２１Ｂ）に接合されている。よって、第２ワイヤ４２は、第３パッド部２３１と第２主面電極パッド１２１Ｂとを導通させている。本実施形態においては、第２ワイヤ４２は、主な材質がアルミニウム（Ａｌ）である。なお、これに限定されず、例えば、金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）であってもよい。第２ワイヤ４２の径は、第１ワイヤ４１の径より大としている。

なお、第１ワイヤ４１および第２ワイヤ４２の、材質、本数、ワイヤ径などは、これらに流れる電流などを考慮して、適宜設計すればよい。例えば、電流量の確保のためや１本が断線したときの動作保障のために、第２ワイヤ４２を複数備えていてもよい。

樹脂パッケージ５は、半導体素子１、リードフレーム２の一部、焼結金属接合材３、および、複数のワイヤ４を覆う部材である。樹脂パッケージ５は、電気絶縁性を有する熱硬化性の合成樹脂である。本実施形態においては、樹脂パッケージ５は、黒色のエポキシ樹脂である。樹脂パッケージ５は、樹脂主面５１、樹脂裏面５２、一対の第１樹脂側面５３、および、一対の第２樹脂側面５４を有する。

樹脂主面５１は、図１９および図２０に示すように、ｚ１方向を向く。樹脂裏面５２は、図１９および図２０に示すように、ｚ２方向を向く。

一対の第１樹脂側面５３は、図２０に示すように、ｘ方向において互いに離間している。一対の第１樹脂側面５３は、ｘ方向において互いに反対側を向く。また、図２０に示すように、一対の第１樹脂側面５３はそれぞれ、ｚ１方向の端縁が樹脂主面５１に繋がり、ｚ２方向の端縁が樹脂裏面５２に繋がっている。本実施形態においては、ｘ２方向側に位置する第１樹脂側面５３から、第１リード２１（第１端子部２１２）、第２リード２２（第２端子部２２２）、および、第３リード２３（第３端子部２３２）のそれぞれ一部が露出している。

一対の第２樹脂側面５４は、図１９に示すように、ｙ方向において互いに離間している。一対の第２樹脂側面５４は、ｙ方向において互いに反対側を向く。また、図１９に示すように、一対の第２樹脂側面５４はそれぞれ、ｚ１方向の端縁が樹脂主面５１に繋がり、ｚ２方向の端縁が樹脂裏面５２に繋がっている。

樹脂パッケージ５には、図１６に示す一対の第２樹脂側面５４のそれぞれｚ１方向の端縁から樹脂パッケージ５の内部に窪む一対の樹脂凹部５５が形成されている。また、図１６および図２０に示すように、樹脂パッケージ５には、ｚ方向において樹脂主面５１から樹脂裏面５２に至る樹脂貫通孔５６が形成されている。本実施形態においては、ｚ方向視において、樹脂貫通孔５６の中心は、パッド貫通孔２１１ｄの中心と一致する。また、樹脂貫通孔５６の直径は、パッド貫通孔２１１ｄの直径よりも小である。本実施形態においては、パッド貫通孔２１１ｄの孔壁はすべて、樹脂パッケージ５によって覆われている。図示は省略するが、樹脂貫通孔５６にねじなどの締結部材を挿通させて、ヒートスプレッダなどの放熱機能を備える部材を取り付けることで、半導体装置Ｂ１の放熱性能の向上を図ることができる。

樹脂パッケージ５は、図２２および図２３に示すように、裏面電極パッド１２２とめっき層２１１ｃとの間に介在する部分を有する。当該部分を介在部５７とする。介在部５７は、裏面電極パッド１２２からめっき層２１１ｃまでｚ方向に繋がる。

以上のように構成された半導体装置Ｂ１において、図２２および図２３に示すように、半導体素子１（裏面電極パッド１２２）と第１パッド部２１１（めっき層２１１ｃ）との間には、焼結金属接合材３（個物形成部３１）が形成された部分と、焼結金属接合材３（個物形成部３１）が形成されていない部分とがある。この焼結金属接合材３（個物形成部３１）が形成されていない部分を焼結金属未充填部６４とする。焼結金属未充填部６４は、ｚ方向寸法が焼結金属接合材３（個物形成部３１）と同じである。本実施形態においては、焼結金属未充填部６４には、樹脂パッケージ５の一部（介在部５７）が充填されている。

次に、半導体装置Ｂ１の製造方法について説明する。半導体装置Ｂ１の製造方法は、部品準備工程、ダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程、樹脂成型工程、および、後工程を有する。本実施形態においては、当該製造方法の各工程は、上記した順に行われる。

部品準備工程では、上記に示す半導体装置Ｂ１の各構成要素および各構成要素を形成するための材料などを準備する。具体的には、素子本体１１となるウエハに主面電極パッド１２１および裏面電極パッド１２２となるめっき処理を施す。当該ウエハは、素子本体１１（半導体素子１）を複数個生成可能なサイズとされる。そして、めっき処理されたウエハをダイシングして、半導体素子１を生成する。また、リードフレーム２を金型成形により成形する。なお、部品準備工程においては、複数のリードフレーム２が連結フレームにより繋がり、一体的に成形されている。

ダイボンディング工程では、焼結金属接合材３により半導体素子１を第１パッド部２１１に導通接合する。ダイボンディング工程は、ペースト塗布工程、マウント工程、および、焼結処理工程を含む。図２５および図２６は、ダイボンディング工程を説明するための図である。図２５は、ペースト塗布工程前の状態を示す部分拡大平面図である。なお、図２５において、半導体素子１、第１ワイヤ４１、および、第２ワイヤ４２を二点鎖線で記している。また、後述する塗布領域６１を太い実線で記している。図２６は、ダイボンディング工程の各工程後の半導体装置Ｂ１の状態を示す部分拡大断面図である。図２６（ａ）は、ペースト塗布工程後の状態を示している。図２６（ｂ）は、マウント工程後の状態を示している。図２６（ｃ）は、焼結処理工程後の状態を示している。図２６は、図２３に対応した部分拡大断面図である。

ペースト塗布工程では、焼結金属接合材３の基となる焼結用金属ペースト材３０を塗布する。本実施形態においては、焼結用金属ペースト材３０として、焼結用銀ペースト材を用いる。当該焼結用銀ペースト材は、溶媒中にマイクロサイズあるいはナノサイズの銀粒子を混ぜ合わせたペースト状である。本実施形態においては、焼結用銀ペースト材の溶媒はエポキシ樹脂を含んでいない（あるいはほとんど含んでいない）。焼結用金属ペースト材３０は、例えば、マスクを用いたスクリーン印刷によって塗布する。なお、スクリーン印刷ではなく、ディスペンサーによって塗布してもよい。なお、焼結用金属ペースト材３０の塗布方法は、これらに限定されない。

ペースト塗布工程では、第１パッド部２１１（めっき層２１１ｃ）上の一部に焼結用金属ペースト材３０を塗布する。このとき、第１パッド部２１１（めっき層２１１ｃ）上に、図２５に示すような塗布領域６１と未塗布領域６２とを設けておく。塗布領域６１は、焼結用金属ペースト材３０を塗布する領域である。未塗布領域６２は、焼結用金属ペースト材３０を塗布しない領域である。本実施形態においては、塗布領域６１は、図２５に示すように、ｚ方向視において互いに離間した複数の個別領域６１１からなる。各個別領域６１１は、１ｍｍ角の矩形状である。なお、各個別領域６１１のｚ方向視における形状は、矩形状に限定されず、円であってもよいし、多角形であってもよい。また、各個別領域６１１のｚ方向視における寸法は、これに限定されない。そして、複数の個別領域６１１は、マトリクス状に配置されており、隣り合う個別領域６１１同士の離間距離を０．５ｍｍとしている。なお、未塗布領域６２は、半導体素子１直下であり、塗布領域６１ではない領域である。この塗布領域６１（各個別領域６１１）に焼結用金属ペースト材３０を塗布する。このとき、焼結用金属ペースト材３０の塗布は、例えば、塗布領域６１を底面とした柱体状に立体的に塗布される。これにより、図２６（ａ）に示す状態の半導体装置Ｂ１が得られる。

図２６（ａ）に示す状態の半導体装置Ｂ１は、第１パッド部２１１上に、焼結用金属ペースト材３０が塗布された部分と塗布されていない部分とが形成されている。そして、これらの部分により、ｚ方向において段差が生じている。

マウント工程では、第１パッド部２１１上に塗布された焼結用金属ペースト材３０に半導体素子１を載置する。具体的には、半導体素子１の裏面電極パッド１２２（素子本体１１の素子裏面１１２）と第１パッド部２１１（めっき層２１１ｃ）とを向かい合せる。そして、ｚ方向視において半導体素子１を塗布領域６１および未塗布領域６２の双方に重ねて、載置する。これにより、塗布領域６１上に塗布された焼結用金属ペースト材３０上に、半導体素子１が置かれ、図２６（ｂ）に示す状態の半導体装置Ｂ１が得られる。

図２６（ｂ）に示す状態の半導体装置Ｂ１は、未塗布領域６２上に未充填空間６３が形成されている。未充填空間６３は、半導体素子１の裏面電極パッド１２２と第１パッド部２１１とに挟まれ、かつ、焼結用金属ペースト材３０が充填されていない空間である。本実施形態においては、未充填空間６３は、半導体素子１（裏面電極パッド１２２）のｚ方向視における端縁よりも外方の空間（以下、「外部空間」という。）に繋がっている。なお、マウント工程において、半導体素子１の載置時の押し込み量が強いと、焼結用金属ペースト材３０が押しつぶされてしまう。その結果、未塗布領域６２上に未充填空間６３が形成されない可能性がある。そのため、未充填空間６３を形成するように、半導体素子１の載置時の押し込み量を調整する。本実施形態においては、半導体素子１をほとんど押し込まず、焼結用金属ペースト材３０上に置く程度の押し込み量としている。

焼結処理工程では、熱処理によって、焼結用金属ペースト材３０を焼結金属接合材３にする。具体的には、焼結用金属ペースト材３０上に半導体素子１を載置した状態を維持したまま、焼結用金属ペースト材３０を、所定の焼結条件で熱処理する。当該焼結条件としては、加圧の有無、加熱時間、加熱温度、環境（雰囲気）などが挙げられる。本実施形態においては、例えば、無加圧状態で、２００℃で２時間の熱処理を、酸素を含んだ雰囲気中で行う。なお、焼結条件は、上記したものに限定されない。上記熱処理を行うことで、焼結用金属ペースト材３０の溶媒が揮発・消失し、また、銀粒子同士が結合し合い、図２４に示す多孔質な焼結金属接合材３が形成される。このとき、焼結用金属ペースト材３０の溶媒が揮発した気化成分は、隣接する未充填空間６３に排出される。そして、上記するように、未充填空間６３は、外部空間に繋がっているので、上記気化成分は、当該未充填空間６３を通って外部空間に排出される。すなわち、本実施形態においては、未充填空間６３は、気化成分を排出するエアベントとして機能する。これにより、図２６（ｃ）に示す状態の半導体装置Ｂ１が得られる。

図２６（ｃ）に示す状態の半導体装置Ｂ１においては、未充填空間６３は、焼結金属接合材３が形成されない焼結金属未充填部６４となる。すなわち、半導体装置Ｂ１は、焼結金属未充填部６４を有する。焼結金属未充填部６４は、半導体素子１（裏面電極パッド１２２）とめっき層２１１ｃとの間に介在している。また、焼結金属未充填部６４は、ｚ方向寸法が焼結金属接合材３と同じである。よって、焼結金属未充填部６４は、裏面電極パッド１２２とめっき層２１１ｃとの間で裏面電極パッド１２２からめっき層２１１ｃまでｚ方向に繋がる。また、図２６（ｃ）に示すように、形成される焼結金属接合材３は、塗布領域６１上に塗布された焼結用金属ペースト材３０と略同形である。すなわち、各個物形成部３１は、各個別領域６１１上に塗布された焼結用金属ペースト材３０と略同形である。

ワイヤボンディング工程では、第１ワイヤ４１および第２ワイヤ４２をボンディングする。ワイヤボンディング工程は、例えば、周知のワイヤボンダを用いて行われる。ワイヤボンディング工程は、第１ワイヤボンディング工程および第２ワイヤボンディング工程を含む。

第１ワイヤボンディング工程では、キャピラリを用いたワイヤボンダによって、第１ワイヤ４１をボンディングする。具体的には、まず、キャピラリからワイヤの先端部を突出させ、これを溶解させる。そして、ワイヤの先端部をボール状にして、当該ボール状の先端部を第１主面電極パッド１２１Ａに押し付ける。次に、キャピラリからワイヤを引き出しつつキャピラリを移動させ、第２リード２２の第２パッド部２２１にワイヤを押し付ける。そして、キャピラリのクランパでワイヤを押さえながら、キャピラリを持ち上げ、ワイヤを切断する。これにより、第１ワイヤ４１が形成され、第１主面電極パッド１２１Ａと第２パッド部２２１とが導通接続される。なお、先に第２パッド部２２１にボンディングしてから、第１主面電極パッド１２１Ａにボンディングしてもよい。

第２ワイヤボンディング工程は、ウェッジツールを用いたワイヤボンダによって、第２ワイヤ４２をボンディングする。具体的には、まず、ウェッジボンディング可能な状態とされたウェッジツールのウェッジの先端を第２主面電極パッド１２１Ｂに押し付けつつ、超音波振動を付加する。これにより、第２ワイヤ４２の一端と第２主面電極パッド１２１Ｂとが溶接される。そして、ウェッジの先端からワイヤを引き出しつつウェッジを移動させ、第３リード２３の第３パッド部２３１にワイヤを押し付けつつ、超音波振動を付加する。これにより、第２ワイヤ４２の他端と第３パッド部２３１とが溶接される。その後、ウェッジを少しだけ移動させ、ウェッジツールのカッタで第２ワイヤ４２に切れ目を付ける。そして、ウェッジとともに、ワイヤを第３パッド部２３１から離間させることで、ワイヤが切断される。これにより、第２ワイヤ４２が形成され、第２主面電極パッド１２１Ｂと第３パッド部２３１とが導通接続される。なお、先に第３パッド部２３１にボンディングしてから、第２主面電極パッド１２１Ｂにボンディングしてもよい。また、半導体装置Ｂ１が複数の第２ワイヤ４２を備える場合には、第２ワイヤボンディング工程を複数回行えばよい。

なお、ワイヤボンディング工程において、第１ワイヤボンディング工程と第２ワイヤボンディング工程との順序は限定されず、どちらを先におこなってもよい。また、第１ワイヤボンディング工程において、キャピラリの代わりにウェッジツールを用いてもよいし、第２ワイヤボンディング工程において、ウェッジツールの代わりにキャピラリを用いてもよい。これらは、第１ワイヤ４１および第２ワイヤ４２の、材質、ワイヤ径、配置などに応じて、適宜変更すればよい。

樹脂成型工程では、樹脂パッケージ５を形成し、半導体装置Ｂ１のパッケージを行う。樹脂成型工程は、例えば、金型を用いた、周知のトランスファモールド成形により行われる。具体的には、半導体素子１、第１ワイヤ４１、および、第２ワイヤ４２をボンディングしたリードフレーム２を、金型成形機にセットし、流動化させたエポキシ樹脂を金型内のキャビティに流し込み、モールド成形する。そして、エポキシ樹脂を硬化させる。その後は、成形済みのリードフレーム２を取り出し、余分な樹脂やバリ取りなどにより、上記する樹脂パッケージ５の形に整形する。上記したように、未充填空間６３は外部空間に繋がっているため、樹脂成型工程において、金型内のキャビティにエポキシ樹脂を流し込んだとき、未充填空間６３にもエポキシ樹脂が流れ込む。この未充填空間６３に流入したエポキシ樹脂が硬化することで、介在部５７が形成される。すなわち、焼結金属未充填部６４は、樹脂パッケージ５の一部（介在部５７）で満たされる。なお、上記では、モールド成形時に未充填空間６３にエポキシ樹脂が流れ込むことで、介在部５７が形成される場合を説明したが、未充填空間６３の形状および大きさ、モールド成形時の温度（樹脂温度、金型温度）、射出圧力および射出量などの条件によっては、未充填空間６３にエポキシ樹脂がうまく流れ込まない可能性がある。その場合、未充填空間６３には、アンダーフィリングによってエポキシ樹脂を充填させて、介在部５７を形成させてもよい。あるいは、未充填空間６３に、エポキシ樹脂を充填させなくてもよい。この場合、焼結金属未充填部６４は、空隙となる。

後工程では、半導体装置Ｂ１を図１６に示す形状にし、半導体装置Ｂ１を出荷可能な製品に仕上げる工程である。後工程は、例えば、樹脂パッケージ５の外部に露出したリードフレーム２の不要部分（上記した連結フレームなど）を切断する切断工程、樹脂パッケージ５の外部に露出したリードフレーム２の曲げに対する強度向上、プリント基板などへの実装時の接着性の向上、錆防止などのための外装処理工程、樹脂パッケージ５の外部に露出したリードフレーム２を所定の形状に曲げるリード加工工程、社名、製品名、ロッド番号などをパッケージに刻印する捺印工程、および、製品の良・不良を判別する検査・選別工程などが行われる。なお、これらの工程は、最終的な半導体装置Ｂ１の仕様に応じて、適宜実施すればよい。後工程が終了することで、図１６～図２０に示す半導体装置Ｂ１が完成する。

次に、半導体装置Ｂ１およびその製造方法の作用効果について説明する。

第２の側面の第１実施形態によれば、ペースト塗布工程において、第１パッド部２１１（めっき層２１１ｃ）上に、焼結用金属ペースト材３０を塗布する塗布領域６１と、焼結用金属ペースト材３０を塗布しない未塗布領域６２とを設けた。すなわち、未塗布領域６２を意図的に設けた。当該未塗布領域６２を設けたことで、マウント工程後に、未塗布領域６２上に空間（未充填空間６３）が形成される。そして、焼結処理工程によって、焼結用金属ペースト材３０が焼結金属接合材３になる過程で発生する気化成分は、未充填空間６３に排出され、上記外部空間へと排出される。これにより、上記気化成分が焼結金属接合材３内に滞留し、ボイドとして現れることを抑制できる。すなわち、焼結金属接合材３内のボイドを抑制することができる。したがって、ボイドによる接合強度のばらつきを抑制し、半導体素子１を均衡に接合することができる。以上のことから、半導体装置Ｂ１は、ダイボンド材として焼結金属を用いた場合であっても、信頼性を向上できる。

第２の側面の第１実施形態によれば、複数の個物形成部３１は、各々が矩形状であり、かつ、正方格子状に配置されている。したがって、焼結金属接合材３は、半導体素子１のｚ方向視中心を基準に対称的である。詳細には、半導体素子１の中心を通り、かつ、ｘ方向に平行な直線に対して線対称であり、かつ、半導体素子１の中心を通り、かつ、ｙ方向に平行な直線に対しても線対称である。さらに、半導体素子１の中心を基準に点対称である。したがって、均等に配置された複数の個物形成部３１（焼結金属接合材３）上に、半導体素子１を搭載することができる。これにより、半導体装置Ｂ１は、半導体素子１を均衡に接合することができる。

第２の側面の第１実施形態によれば、ワイヤボンディング工程時に、ｚ方向視において、主面電極パッド１２１のうち塗布領域６１と重なる部分に、複数のワイヤ４を接合している。具体的には、第１主面電極パッド１２１Ａのうちｚ方向視において塗布領域６１と重なる部分に第１ワイヤ４１を接合し、第２主面電極パッド１２１Ｂのうちｚ方向視において塗布領域６１と重なる部分に第２ワイヤ４２を接合している。すなわち、主面電極パッド１２１のうち焼結金属接合材３が直下に配置されている部分に複数のワイヤ４を接合した。もし、主面電極パッド１２１のうち焼結金属接合材３が配置されていない部分に複数のワイヤ４を接合した場合、これらを接合するときの、押圧力や超音波振動の伝達効率が低下する。その結果、複数のワイヤ４のボンディング不着が発生する可能性がある。特に、ウェッジボンディングやステッチボンディングを行う場合は、ボールボンディングを行う場合に比べて、より大きな押圧力や超音波振動を要する。したがって、主面電極パッド１２１のうち焼結金属接合材３が直下に配置されている部分に複数のワイヤ４を接合することで、上記伝達効率の低下を抑制することができる。すなわち、半導体装置Ｂ１は、複数のワイヤ４のボンディング不着を抑制することができる。なお、このようなボンディング不着の抑制を考慮して、半導体素子１の主面電極パッド１２１上にワイヤ４を接合する位置が予め分かっている場合には、ペースト塗布工程時に、当該ワイヤ４の接合位置の直下に塗布領域６１を設ける。換言すれば、ペースト塗布工程時に、上記ワイヤ４の接合位置の直下を未塗布領域６２にしない。

第２の側面の第１実施形態によれば、塗布領域６１において、各個別領域６１１を１ｍｍ角の矩形状とした。本願発明者の研究の結果、各個別領域６１１において、そのｚ方向視内側のいずれかの位置において、当該位置に最も近い端縁までの距離が１．５ｍｍより大きい場合に、ボイドが発生しやすいことが判明した。なお、上記端縁は、塗布領域６１と未塗布領域６２との境界である。反対に、各個別領域６１１において、そのｚ方向視内側のいずれの位置においても、当該位置に最も近い端縁までの距離が１．５ｍｍ以下の場合には、ボイドの発生を抑制できることが判明した。本実施形態においては、各個別領域６１１は１ｍｍ角の矩形状であるので、各個別領域６１１において、ｚ方向視内方のどの位置であっても、その位置から最も近い端縁までの距離が０．５ｍｍ以下である。したがって、半導体装置Ｂ１は、ボイドの発生を効果的に抑制できる。また、以上のことから、半導体素子１のｚ方向視寸法が３ｍｍ角以上の場合、焼結用金属ペースト材３０を半導体素子１直下に全面塗布すると、焼結金属接合材３内にボイドが発生する可能性が高くなる。したがって、半導体素子１のｚ方向視寸法が３ｍｍ角以上の場合に、未塗布領域６２を設けることは、ボイドの発生の抑制に有効である。

次に、上記第２の側面の第１実施形態の変形例について説明する。図２７は、半導体装置Ｂ１の各変形例に係る半導体装置Ｂ１’の製造方法において、ペースト塗布工程前の状態を示す部分拡大平面図である。なお、図２７においては、半導体素子１、第１ワイヤ４１、および、第２ワイヤ４２を二点鎖線で記している。また、塗布領域６１を太い実線で記している。同図を用いて、第２の側面の第１実施形態の各変形例に係るペースト塗布工程時に設ける塗布領域６１および未塗布領域６２について、以下に説明する。

図２７（ａ）に示す変形例において、塗布領域６１は、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、複数の個別領域６１１からなる。そして、当該塗布領域６１は、ｚ方向視において、複数の個別領域６１１が正三角格子状に配置されている。各個別領域６１１は、例えば、１ｍｍ角である。なお、複数の個別領域６１１は、その他、菱形格子状（二等辺三角格子状）、矩形格子状、平行体格子状などの他の各種格子状に配置されていてもよい。

図２７（ｂ）に示す変形例において、塗布領域６１は、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、複数の個別領域６１１からなる。そして、当該塗布領域６１は、ｚ方向視において、複数の個別領域６１１がストライプ状に配置されている。各個別領域６１１は、例えば、ｘ方向寸法が４ｍｍ、ｙ方向寸法が１ｍｍである。すなわち、各個別領域６１１は、ｘ方向に延びる矩形状である。なお、各個別領域６１１の数および大きさは、これに限定されない。また、複数の個別領域６１１は、ｘ方向ではなく、ｙ方向に延びる矩形状であってもよい。

第２の側面の第１実施形態の各変形例において、図２７に示すように塗布領域６１および未塗布領域６２を設け、ダイボンディング工程の各工程を行う。これにより、塗布領域６１上に塗布された焼結用金属ペースト材３０が焼結金属接合材３になる。このとき、形成される焼結金属接合材３は、焼結用金属ペースト材３０と略同形である。そして、焼結用金属ペースト材３０が焼結金属接合材３になる過程で発生する気化成分が未塗布領域６２上の未充填空間６３に排出される。その後、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、ワイヤボンディング工程、樹脂成型工程、および、後工程を経ることで、半導体装置Ｂ１’が形成される。

第２の側面の第１実施形態の各変形例においても、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、マウント工程後に形成される未充填空間６３は上記外部空間に繋がっている。したがって、樹脂成型工程で、エポキシ樹脂が、未充填空間６３に流入し、介在部５７（樹脂パッケージ５の一部）が形成される。すなわち、本変形例においても、焼結金属未充填部６４は、樹脂パッケージ５の一部（介在部５７）によって満たされている。

上記した第２の側面の第１実施形態の各変形例によれば、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、ペースト塗布工程において、未塗布領域６２を意図的に設けている。これにより、マウント工程後に、未塗布領域６２上に空間（未充填空間６３）が形成される。したがって、焼結処理工程において、焼結用金属ペースト材３０が焼結金属接合材３になる過程で発生する気化成分が、未充填空間６３に排出される。よって、気化成分が焼結金属接合材３内に滞留し、ボイドとして現れることを抑制できる。すなわち、ボイドの発生を抑制できる。以上のことから、半導体装置Ｂ１’は、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、ダイボンド材として焼結金属を用いた場合であっても、信頼性を向上できる。

さらに、第２の側面の第１実施形態の変形例は、その他の上記第２の側面の第１実施形態と同じ効果を奏することができる。具体的には、形成される複数の個物形成部３１は、半導体素子１のｚ方向視中心を基準に対称的に配置されているので、半導体素子１を均衡に接合することができる。また、主面電極パッド１２１のうちｚ方向視において、塗布領域６１と重なる部分に、複数のワイヤ４を接合しているので、ボンディング不着を抑制することができる。さらに、各個別領域６１１において、そのｚ方向視内側のいずれの位置においても、当該位置に最も近い端縁までの距離が１．５ｍｍ以下であるので、ボイドの発生を効果的に抑制できる。

次に、第２の側面の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上記第２の側面の第１実施形態と同一あるいは類似の要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図２８は、第２の側面の第２実施形態に係る半導体装置Ｂ２の製造方法において、ペースト塗布工程前の状態を示す部分拡大平面図である。なお、図２８において、半導体素子１、第１ワイヤ４１、および、第２ワイヤ４２を二点鎖線で記している。また、塗布領域６１’を太い実線で記している。同図を用いて、第２の側面の第２実施形態に係るペースト塗布工程時に設ける塗布領域６１’および未塗布領域６２について、以下に説明する。

第２の側面の第２実施形態に係る塗布領域６１’は、図２８に示すように、ｚ方向視において、次のような形状である。すなわち、塗布領域６１’は、円環状である。塗布領域６１’は、例えば、内径と外径との差が１ｍｍである。なお、塗布領域６１’の大きさはこれに限定されない。また、塗布領域６１’の外周は、半導体素子１の外周の内接円に一致する。第２の側面の第２実施形態においては、上記のように塗布領域６１’を設けており、ｚ方向視において、塗布領域６１’の内周の内側は、未塗布領域６２である。上記第２の側面の第１実施形態においては、塗布領域６１を複数の個別領域６１１によって構成していたが、第２の側面の第２実施形態に係る塗布領域６１’は連続した一つの領域である。

第２の側面の第２実施形態においては、塗布領域６１’および未塗布領域６２を上記のように設け、ダイボンディング工程の各工程を行う。これにより、塗布領域６１’上に塗布された焼結用金属ペースト材３０が焼結金属接合材３になる。このとき、形成される焼結金属接合材３は、焼結用金属ペースト材３０と略同形である。そして、焼結用金属ペースト材３０が焼結金属接合材３になる過程で発生する気化成分が未塗布領域６２上の未充填空間６３に排出される。その後、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、ワイヤボンディング工程、樹脂成型工程、および、後工程を経ることで、半導体装置Ｂ２が形成される。

図２９および図３０は、第２の側面の第２実施形態に係る半導体装置Ｂ２を示している。図２９は、樹脂パッケージ５の記載を省略した部分拡大平面図である。なお、図２９においては、焼結金属接合材３を破線で示している。図３０は、図２９に示すＸＸＸ－ＸＸＸ線に沿う断面図である。

半導体装置Ｂ２における焼結金属接合材３は、図２９に示すように、ｚ方向視において、円環状である。これは、上記ペースト塗布工程における塗布領域６１’と一致している。また、焼結金属接合材３は、第１当接面３２、第２当接面３３、および、貫通部３４を有している。

第１当接面３２は、半導体素子１（裏面電極パッド１２２）に当接する面である。第２当接面３３は、めっき層２１１ｃに当接する面である。貫通部３４は、ｚ方向において、第１当接面３２から第２当接面３３まで繋がる。貫通部３４は、ｚ方向視円形である。当該貫通部３４は、上記焼結金属未充填部６４に相当する。

第２の側面の第２実施形態においては、マウント工程で形成される未充填空間６３は、上記外部空間に繋がらず、密閉される。したがって、樹脂成型工程で、エポキシ樹脂が、未充填空間６３に流入しない。すなわち、第２の側面の第２実施形態においては、図３０に示すように、焼結金属未充填部６４は空隙である。

上記した第２の側面の第２実施形態によれば、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、ペースト塗布工程において、未塗布領域６２を意図的に設けている。これにより、マウント工程後に、未塗布領域６２上に空間（未充填空間６３）が形成される。したがって、焼結処理工程において、焼結用金属ペースト材３０が焼結金属接合材３になる過程で発生する気化成分が、未充填空間６３に排出される。よって、気化成分が焼結金属接合材３内に滞留し、ボイドとして現れることを抑制できる。すなわち、ボイドの発生を抑制できる。以上のことから、半導体装置Ｂ２は、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、ダイボンド材として焼結金属を用いた場合であっても、信頼性を向上できる。

次に、上記第２の側面の第２実施形態に係る半導体装置Ｂ２の変形例について説明する。図３１および図３２はともに、半導体装置Ｂ２の各変形例に係る半導体装置Ｂ２’の製造方法において、ペースト塗布工程前の状態を示す部分拡大平面図である。なお、図３１および図３２においては、半導体素子１、第１ワイヤ４１、および、第２ワイヤ４２を二点鎖線で記している。また、塗布領域６１’を太い実線で記している。同図を用いて、第２の側面の第２実施形態の各変形例に係るペースト塗布工程時に設ける塗布領域６１’について、以下に説明する。

図３１（ａ）に示す変形例において、塗布領域６１’は、互いに形状の異なる２つの個別領域６１１Ａ，６１１Ｂからなる。個別領域６１１Ａは、上記第２の側面の第２実施形態に係る塗布領域６１’と同じである。個別領域６１１Ｂは、個別領域６１１Ａの内側に設けられている。個別領域６１１Ｂは、ｚ方向視において円形である。ｚ方向視において、個別領域６１１Ａの中心と個別領域６１１Ｂとの中心は一致している。

図３１（ｂ）に示す変形例において、塗布領域６１’は、上記第２の側面の第２実施形態に係る塗布領域６１’に、その周方向の一部に切り欠き部６１２が設けられている。切り欠き部６１２は、ｚ方向視において塗布領域６１’の外周から内周まで繋がる。

図３２（ａ）に示す変形例において、塗布領域６１’は、ｚ方向視において矩形環状である。塗布領域６１’の幅は、本変形例においては１ｍｍであるが、これに限定されない。

図３２（ｂ）に示す変形例において、塗布領域６１’は、上記図３２（ａ）に示す塗布領域６１’に対して、ｘ２方向側であり、かつ、ｙ方向中央に切り欠き部６１２が設けられている。切り欠き部６１２は、ｚ方向視において塗布領域６１’の外周から内周まで繋がる。また、本変形例における塗布領域６１’は、ｙ１方向側であり、かつ、ｘ方向中央からｙ２方向に延出した延出部６１３が設けられている。なお、切り欠き部６１２および延出部６１３の位置は、これらに限定されない。

第２の側面の第２実施形態の各変形例において、図３１あるいは図３２に示すように塗布領域６１’および未塗布領域６２を設け、ダイボンディング工程の各工程を行う。これにより、塗布領域６１’上に塗布された焼結用金属ペースト材３０が焼結金属接合材３になる。このとき、形成される焼結金属接合材３は、焼結用金属ペースト材３０と略同形である。そして、焼結用金属ペースト材３０が焼結金属接合材３になる過程で発生する気化成分が未塗布領域６２上の未充填空間６３に排出される。その後、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、ワイヤボンディング工程、樹脂成型工程、および、後工程を経ることで、半導体装置Ｂ２’が形成される。

図３１（ａ）および図３２（ａ）に示す変形例のそれぞれにおいては、上記第２の側面の第２実施形態と同様に、マウント工程後に形成される未充填空間６３は、上記外部空間に繋がっていない。したがって、樹脂成型工程で、エポキシ樹脂が、未充填空間６３に流入しない。すなわち、これらの変形例においては、焼結金属未充填部６４は空隙である。一方、図３１（ｂ）および図３２（ｂ）に示す変形例のそれぞれにおいては、マウント工程後に形成される未充填空間６３は、上記切り欠き部６１２を介して、上記外部空間に繋がっている。したがって、樹脂成型工程で、エポキシ樹脂が、未充填空間６３に流入し、介在部５７（樹脂パッケージ５の一部）が形成される。すなわち、これらの変形例においては、焼結金属未充填部６４は樹脂パッケージ５の一部（介在部５７）によって満たされている。

上記した第２の側面の第２実施形態の各変形例によれば、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、ペースト塗布工程において、未塗布領域６２を意図的に設けている。これにより、マウント工程後に、当該未塗布領域６２上に空間（未充填空間６３）が形成される。したがって、焼結処理工程において、焼結用金属ペースト材３０が焼結金属接合材３になる過程で発生する気化成分が、未充填空間６３に排出される。よって、気化成分が焼結金属接合材３内に滞留し、ボイドとして現れることを抑制できる。すなわち、ボイドの発生を抑制できる。以上のことから、半導体装置Ｂ２’は、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、ダイボンド材として焼結金属を用いた場合であっても、信頼性を向上できる。

また、図３１（ａ）および図３２（ｂ）に示す変形例のそれぞれにおいては、ワイヤボンディング工程時に、ｚ方向視において、主面電極パッド１２１のうち塗布領域６１’と重なる部分に、複数のワイヤ４が接合される。したがって、複数のワイヤ４を接合するときの、押圧力や超音波振動の伝達効率の低下を抑制できる。すなわち、複数のワイヤ４のボンディング不着を抑制することができる。

次に、本開示の第２の側面の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上記第１および第２の側面の第２実施形態と同一あるは類似の要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図３３は、第２の側面の第３実施形態に係る半導体装置Ｂ３の製造方法において、ペースト塗布工程前の状態を示す部分拡大平面図である。なお、図３３において、半導体素子１、第１ワイヤ４１、および、第２ワイヤ４２を二点鎖線で記している。また、塗布領域６１”を太い実線で記している。同図を用いて、第２の側面の第３実施形態に係るペースト塗布工程時に設ける塗布領域６１”および未塗布領域６２について、以下に説明する。

第２の側面の第３実施形態に係る塗布領域６１”は、図３３に示すように、ｚ方向視において、帯状に連続した一つの領域である。例えば、塗布領域６１”は、幅が０．５ｍｍであるが、これに限定されない。また、塗布領域６１”は、複数の直線部６１４と複数の屈曲部６１５とを含んでおり、ｚ方向視において、波状になっている。本実施形態においては、５つの直線部６１４と４つの屈曲部６１５とを含んでいる。

各直線部６１４は、ｙ方向に延びている。複数の直線部６１４は、互いにｘ方向において離間して配置されている。各屈曲部６１５は、ｘ方向において隣り合う２つの直線部６１４に対して、ｙ方向の一方側から繋がる。複数の直線部６１４と複数の屈曲部６１５とは、一体的である。

第２の側面の第３実施形態においては、塗布領域６１”および未塗布領域６２を上記のように設け、ダイボンディング工程の各工程を行う。第２の側面の第３実施形態においては、例えば、ディスペンサーにより焼結用金属ペースト材３０を塗布する。なお、ディスペンサーではなく、マスクを用いたスクリーン印刷であってもよい。これにより、塗布領域６１”上に塗布された焼結用金属ペースト材３０が焼結金属接合材３になる。このとき、形成される焼結金属接合材３は、焼結用金属ペースト材３０と略同形である。そして、焼結用金属ペースト材３０が焼結金属接合材３になる過程で発生する気化成分が未塗布領域６２上の未充填空間６３に排出される。その後、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、ワイヤボンディング工程、樹脂成型工程、および、後工程を経ることで、半導体装置Ｂ３が形成される。

図３４は、当該第２の側面の第３実施形態に係る半導体装置Ｂ３を示している。図３４は、部分拡大平面図であり、樹脂パッケージ５を省略している。なお、図３４においては、焼結金属接合材３を破線で示している。

半導体装置Ｂ３における焼結金属接合材３は、図３４に示すように、ｚ方向視において、帯状に連続する。また、当該焼結金属接合材３は、ｚ方向視において、波状である。これは、上記ペースト塗布工程における塗布領域６１”と一致する。

第２の側面の第３実施形態においては、マウント工程で形成される未充填空間６３は、上記外部空間に繋がっている。したがって、樹脂成型工程で、エポキシ樹脂が、未充填空間６３に流入し、介在部５７（樹脂パッケージ５の一部）が形成される。すなわち、第２の側面の第３実施形態においては、焼結金属未充填部６４は、樹脂パッケージ５の一部（介在部５７）によって満たされている。

上記した第２の側面の第３実施形態によれば、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、ペースト塗布工程において、未塗布領域６２を意図的に設けている。これにより、マウント工程後に、未塗布領域６２上に空間（未充填空間６３）が形成される。したがって、焼結処理工程において、焼結用金属ペースト材３０が焼結金属接合材３になる過程で発生する気化成分が、未充填空間６３に排出される。よって、気化成分が焼結金属接合材３内に滞留し、ボイドとして現れることを抑制できる。すなわち、ボイドの発生を抑制できる。以上のことから、半導体装置Ｂ３は、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、ダイボンド材として焼結金属を用いた場合であっても、信頼性を向上できる。

次に、上記第２の側面の第３実施形態の変形例について説明する。図３５は、半導体装置Ｂ３の各変形例に係る半導体装置Ｂ３’の製造方法において、ペースト塗布工程前の状態を示す部分拡大平面図である。なお、図３５においては、半導体素子１、第１ワイヤ４１、および、第２ワイヤ４２を二点鎖線で記している。また、塗布領域６１”を太い実線で記している。同図を用いて、第２の側面の第３実施形態の各変形例に係るペースト塗布工程時に設ける塗布領域６１”および未塗布領域６２について、以下に説明する。

図３５（ａ）に示す変形例において、塗布領域６１”は、上記第２の側面の第３実施形態に係る塗布領域６１”と同様に、帯状に連続した一つの領域である。当該変形例においては、塗布領域６１”は、ｚ方向視において螺旋状である。

図３５（ｂ）に示す変形例において、塗布領域６１”は、上記第２の側面の第３実施形態に係る塗布領域６１”と同様に、帯状に連続した一つの領域である。当該変形例においては、塗布領域６１”は、ｚ方向視において自由な曲線で設けられている。なお、図３５（ｂ）において、塗布領域６１”は交差する箇所を有していないが、交差する箇所があってもよい。

第２の側面の第３実施形態の各変形例において、図３５に示すように塗布領域６１”および未塗布領域６２を設け、ダイボンディング工程の各工程を行う。当該変形例においても、上記第２の側面の第３実施形態と同様に、例えば、ディスペンサーにより焼結用金属ペースト材３０を塗布する。なお、ディスペンサーではなく、マスクを用いたスクリーン印刷であってもよい。これにより、塗布領域６１”上に塗布された焼結用金属ペースト材３０が焼結金属接合材３になる。このとき、形成される焼結金属接合材３は、焼結用金属ペースト材３０と略同形である。そして、焼結用金属ペースト材３０が焼結金属接合材３になる過程で発生する気化成分が未塗布領域６２上の未充填空間６３に排出される。その後、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、ワイヤボンディング工程、樹脂成型工程、および、後工程を経ることで、半導体装置Ｂ３’が形成される。

第２の側面の第３実施形態の各変形例においても、上記第２の側面の第３実施形態と同様に、マウント工程後に形成される未充填空間６３は上記外部空間に繋がっている。したがって、樹脂成型工程で、エポキシ樹脂が、未充填空間６３に流入し、介在部５７（樹脂パッケージ５の一部）が形成される。すなわち、本変形例においても、焼結金属未充填部６４は、樹脂パッケージ５の一部（介在部５７）によって満たされている。

上記した第２の側面の第３実施形態の各変形例によれば、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、ペースト塗布工程において、未塗布領域６２を意図的に設けている。これにより、マウント工程後に、未塗布領域６２上に空間（未充填空間６３）が形成される。したがって、焼結処理工程において、焼結用金属ペースト材３０が焼結金属接合材３になる過程で発生する気化成分が、未充填空間６３に排出される。よって、気化成分が焼結金属接合材３内に滞留し、ボイドとして現れることを抑制できる。すなわち、ボイドの発生を抑制できる。以上のことから、半導体装置Ｂ３’は、上記第２の側面の第１実施形態と同様に、ダイボンド材として焼結金属を用いた場合であっても、信頼性を向上できる。

上記第２の側面の第３実施形態およびその変形例においては、塗布領域６１”が帯状に連続した一つの領域である場合を説明したが、これに限定されない。例えば、塗布領域６１”が、互いに離間し、かつ、各々が帯状に連続した複数の個別領域６１１からなっていてもよい。

上記第２の側面の第３実施形態においては、焼結金属接合材３のすべてが、ｚ方向視において、半導体素子１に重なる場合を説明したが、これに限定されない。例えば、ｚ方向視において、半導体素子１の端縁より外側に、焼結金属接合材３の一部が形成されていてもよい。

上記第２の側面の第３実施形態においては、第１パッド部２１１（パッド主面２１１ａ）にめっき層２１１ｃを形成している場合を説明したが、めっき層２１１ｃを形成していなくてもよい。すなわち、焼結金属接合材３を介して、半導体素子１を第１パッド部２１１に接合させてもよい。よって、焼結金属接合材３は、第１パッド部２１１のパッド主面２１１ａに当接している。

上記第１ないし第３実施形態においては、半導体素子１が裏面電極パッド１２２を含む場合を説明したが、裏面電極パッド１２２を含んでいなくてもよい。すなわち、焼結金属接合材３を介して、素子本体１１をめっき層２１１ｃ（あるいは第１パッド部２１１）に接合させてもよい。よって、焼結金属接合材３は、素子本体１１の素子裏面１１２に当接している。

上記第１ないし第３実施形態においては、１つの半導体素子１をリードフレーム２に搭載した場合を説明したが、これに限定されず、複数の半導体素子１を搭載してもよい。この場合、リードフレーム２の形状やリードの本数など、半導体装置の目的とする機能に応じて適宜変更すればよい。

上記第１ないし第３実施形態においては、半導体素子１が、パワー半導体素子である場合を例に説明したが、これに限らず、他のトランジスタや各種ダイオード、各種サイリスタなどであってもよく、また、コントロールＩＣなどのＩＣチップであってもよい。また、これらを複数備えていてもよい。

上記第１ないし第３実施形態においては、リードフレーム構造の半導体装置Ｂ１～Ｂ３を説明したが、焼結金属接合材３を用いて半導体素子１を接合する各種半導体装置に適用することが可能である。例えば、リードフレーム構造ではなく、表面実装用のチップ型の半導体装置においても、適用可能である。

本開示の第２の側面に係る半導体装置または当該半導体装置の製造方法は、以下の付記１Ｂ～２０Ｂのように規定しうる。

付記１Ｂ．第１方向において互いに反対側を向く素子主面および素子裏面を有する素子本体を含む半導体素子と、
前記半導体素子を搭載する素子搭載部と、
前記半導体素子と前記素子搭載部とを接合する焼結金属接合材と、を備える半導体装置の製造方法であって、
前記素子搭載部上の一部に焼結用金属ペースト材を塗布するペースト塗布工程と、
前記素子裏面を前記素子搭載部に向かい合わせて、前記焼結用金属ペースト材上に前記半導体素子を載置するマウント工程と、
熱処理によって、前記焼結用金属ペースト材を前記焼結金属接合材にする焼結処理工程と、を有しており、
前記ペースト塗布工程において、前記焼結用金属ペースト材を塗布する塗布領域と、前記焼結用金属ペースト材を塗布しない未塗布領域とを設け、
前記マウント工程において、前記第１方向視において前記塗布領域および前記未塗布領域の双方に前記素子裏面を重ねることによって、前記未塗布領域と前記素子裏面との間に前記焼結用金属ペースト材が充填されていない未充填空間を形成する、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。

付記２Ｂ．前記未充填空間は、前記素子裏面の前記第１方向視における端縁よりも外方の空間に繋がる、付記１Ｂに記載の半導体装置の製造方法。

付記３Ｂ．前記半導体素子、前記焼結金属接合材、および、前記素子搭載部の一部を覆う樹脂パッケージを形成する樹脂成型工程をさらに有する、付記１Ｂまたは付記２Ｂに記載の半導体装置の製造方法。

付記４Ｂ．前記樹脂成型工程において、前記未充填空間には、前記樹脂パッケージが充填される、付記３Ｂに記載の半導体装置の製造方法。

付記５Ｂ．前記半導体素子が前記素子主面の一部を覆う主面電極パッドをさらに含む構成において、前記主面電極パッドのうち前記第１方向視において前記塗布領域と重なる部分にワイヤを接合するワイヤボンディング工程をさらに有する、付記１Ｂないし付記４Ｂのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

付記６Ｂ．前記塗布領域は、互いに離間する複数の個別領域からなる、付記１Ｂないし付記５Ｂのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

付記７Ｂ．前記塗布領域は、前記第１方向視において、前記半導体素子の中心を基準に対称的な形状である、付記１Ｂないし付記６Ｂのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

付記８Ｂ．前記半導体素子は、前記素子裏面を覆う裏面電極パッドをさらに含んでいる、付記１Ｂないし付記７Ｂのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

付記９Ｂ．前記半導体素子は、前記第１方向視において３ｍｍ角以上である、付記１ないし付記８のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

付記１０Ｂ．前記塗布領域上のいずれの位置においても、当該位置に最も近い前記塗布領域と前記未塗布領域との境界までの距離が、１．５ｍｍ以下である、付記１Ｂないし付記９Ｂのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。

付記１１Ｂ．第１方向において互いに反対側を向く素子主面および素子裏面を有する素子本体を含む半導体素子と、
前記半導体素子を搭載する素子搭載部と、
前記半導体素子と前記素子搭載部との間に介在し、これらを接合する焼結金属接合材と、を備えており、
前記素子裏面と前記素子搭載部とが向かい合っており、
前記素子裏面と前記素子搭載部との間において、前記第１方向における寸法が前記焼結金属接合材と同じであり、かつ、前記焼結金属接合材が形成されていない焼結金属未充填部を有する、ことを特徴とする半導体装置。

付記１２Ｂ．前記焼結金属未充填部は、前記素子裏面の前記第１方向視における端縁よりも外方の空間に繋がる、付記１１Ｂに記載の半導体装置。

付記１３Ｂ．前記半導体素子、前記焼結金属接合材、および、前記素子搭載部の一部を覆う樹脂パッケージをさらに有する、付記１１Ｂまたは付記１２Ｂに記載の半導体装置。

付記１４Ｂ．前記焼結金属未充填部には、前記樹脂パッケージの一部が形成されている、付記１３Ｂに記載の半導体装置。

付記１５Ｂ．導電性材料よりなるワイヤをさらに備えており、
前記半導体素子は、前記素子主面の一部を覆う主面電極パッドをさらに含み、
前記ワイヤは、前記主面電極パッドのうち前記第１方向視において前記焼結金属接合材と重なる部分に接合されている、付記１１Ｂないし付記１４Ｂのいずれか一項に記載の半導体装置。

付記１６Ｂ．前記焼結金属接合材は、互いに離間する複数の個物形成部からなる、付記１１Ｂないし付記１５Ｂのいずれか一項に記載の半導体装置。

付記１７Ｂ．前記焼結金属接合材は、前記第１方向視において、前記半導体素子の中心を基準に対称的な形状である、付記１１Ｂないし付記１６Ｂのいずれか一項に記載の半導体装置。

付記１８Ｂ．前記半導体素子は、前記素子裏面を覆う裏面電極パッドをさらに含んでいる、付記１１Ｂないし付記１７Ｂのいずれか一項に記載の半導体装置。

付記１９Ｂ．前記半導体素子は、前記第１方向視において３ｍｍ角以上である、付記１１Ｂないし付記１８Ｂのいずれか一項に記載の半導体装置。

付記２０Ｂ．前記焼結金属接合材の前記第１方向視におけるいずれの位置においても、当該位置に最も近い前記焼結金属接合材の端縁までの距離が、１．５ｍｍ以下である、付記１１Ｂないし付記１９Ｂのいずれか一項に記載の半導体装置。

本開示の第２の側面に係る半導体装置および当該半導体装置の製造方法は、上記した実施形態に限定されるものではない。半導体装置の各部の具体的な構成および半導体装置の製造方法の各工程の具体的な処理は、種々に設計変更自在である。

Claims (15)

1. 素子本体および電極パッドを有する半導体素子であって、前記素子本体が、第１方向の前方を向く素子主面と、前記第１方向の後方を向く素子裏面とを有し、前記電極パッドが前記素子裏面を覆っている、半導体素子と、
   前記半導体素子を搭載する素子搭載部と、
   前記電極パッドと前記素子搭載部とを導通接合する焼結金属接合材と、
   を備えており、
   前記焼結金属接合材が、第１の後方端縁と、この第１の後方端縁から前記第１方向の前記前方に離間した第１の前方端縁とを有し、前記電極パッドが、第２の後方端縁と、この第２の後方端縁から前記第１方向の前記前方に離間した第２の前方端縁とを有し、前記焼結金属接合材の前記第１の前方端縁は、前記電極パッドの前記第２の前方端縁から前記第１方向の前記後方に離間しており、
   前記半導体素子は、前記第１方向に直交する第２方向を向く素子側面を有しており、
   前記電極パッドは、前記素子裏面を覆う第１被覆部と、前記第１被覆部から前記素子側面に沿って前記第１方向前方に延びる第２被覆部と、を有しており、
   前記素子側面は、素子側面平坦部と、前記素子側面平坦部から前記素子本体の内側に向かって窪む素子側面凹部と、を有し、
   前記第２被覆部は、前記素子側面平坦部の一部と前記素子側面凹部のすべてとを覆っており、かつ、前記焼結金属接合材に当接している、
   いる、半導体装置。
2. 前記素子側面凹部は、前記素子裏面に繋がっている、請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記素子側面凹部は、前記第１方向の両端縁が、前記素子側面平坦部に繋がっている、請求項１に記載の半導体装置。
4. 前記焼結金属接合材は、前記電極パッドに当接する第１当接面と、この第１当接面とは反対側の第２当接面とを有しており、
   前記第１方向において、前記第１当接面の全体が、前記電極パッドの前記第２の後方端縁と一致する、請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置。
5. 前記素子搭載部に形成されためっき層をさらに備えており、前記第２当接面は、前記めっき層に当接している、請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記めっき層は、銀を含有する、請求項５に記載の半導体装置。
7. 前記第１当接面および前記電極パッドは、前記第１方向視において互いに一致する端縁をそれぞれ有している、請求項４ないし請求項６のいずれか一項に記載の半導体装置。
8. 前記第１方向視において、前記第１当接面の全体が、前記電極パッドの一部に重なる、請求項４ないし請求項６のいずれか一項に記載の半導体装置。
9. 前記焼結金属接合材は、前記第１方向に直交する断面を有し、この断面の面積が、前記第１当接面から前記第２当接面に向かうにつれて大となる、請求項７または請求項８に記載の半導体装置。
10. 前記第１当接面および前記第２当接面は、前記第１方向視において互いに一致する、請求項７または請求項８に記載の半導体装置。
11. 前記焼結金属接合材は、多孔質の焼結銀である、請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
12. 前記半導体素子は、シリコンからなる、請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の半導体装置。
13. リードフレームをさらに備えており、前記素子搭載部は、前記リードフレームの一部により構成されている、請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載の半導体装置。
14. 前記半導体素子および前記焼結金属接合材を覆う樹脂パッケージをさらに備える、請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載の半導体装置。
15. 前記半導体素子は、ＩＧＢＴまたはパワーＭＯＳＦＥＴである、請求項１ないし請求項１４のいずれか一項に記載の半導体装置。

Images