JP7175095B2

JP7175095B2 - 半導体装置

Info

Publication number: JP7175095B2
Application number: JP2018062190A
Authority: JP
Inventors: 創一坂元; 純司藤野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2022-11-18
Anticipated expiration: 2038-03-28
Also published as: JP2019175989A

Description

本発明は半導体装置に関し、特に、発電または送電から効率的なエネルギの利用または再生までの諸場面で利用可能なパワー半導体装置に関するものである。また本発明の半導体装置は特に、移動体通信および防災無線に用いる高周波通信用の半導体パッケージに関するものである。

近年、パワー半導体装置は通電時の定常損失とスイッチング損失とを下げるために、半導体チップの厚みおよびサイズの小型化が進んでいる。そのため、薄くなり小さくなった半導体チップに対応したパワー半導体装置のアセンブリの確立が急務となっている。なお半導体チップは基板上に、導電性接着剤などにより、ダイボンディングなどの工程を経て接合される。

半導体チップの厚みが薄くなれば、ダイボンディングにより半導体チップと基板とを接合する導電性接着剤が、半導体チップの基板側（下側）の主表面から、半導体チップの側面上を這い上がり、半導体チップの基板と反対側（上側）の主表面に到達することがある。このようになれば、半導体チップの上側の主表面上に接続されるボンディングワイヤに導電性接着剤が付着することによる短絡、または絶縁耐圧の低下などの問題が生じ得る。そこでたとえば国際公開第２０１４／１２８７９６号（特許文献１）においては、半導体チップの側面に樹脂製の拡張部を設け、当該拡張部に段差を設けている。これにより、半導体チップの基板との接合に用いられる部材の、半導体チップの上方へ這い上がりを抑制している。

国際公開第２０１４／１２８７９６号

国際公開第２０１４／１２８７９６号の半導体装置においては、ダイボンディングに用いられる部材が主に樹脂で形成されていると推定され、拡張部も樹脂製である。この場合毛細管現象によってダイボンディングの部材と拡張部との濡れ性が良好となり、両者の接着力が高くなる。このため、たとえ拡張部に段差が設けられていても、ダイボンディングの部材は拡張部の側面上を這い上がりやすくなる。

本発明は以上の課題に鑑みなされたものである。本発明の目的は、ダイボンディングの部材が半導体チップの側面上を這い上がることをより確実に抑制可能な半導体装置を提供することである。

本発明の半導体装置は、絶縁基板と、半導体素子とを備える。絶縁基板は回路パターンを有する。半導体素子は絶縁基板の回路パターン上に導電性接着剤により接合される。半導体素子の側面の少なくとも一部は、エポキシ樹脂よりも導電性接着剤に対する接着力が低い被覆材料により覆われている。

本発明によれば、半導体素子の側面を覆う被覆材料が、エポキシ樹脂よりも導電性接着剤に対する接着力が低い。このためより確実に、導電性接着剤が半導体チップの側面上を這い上がることを抑制できる。

実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す概略平面図である。実施の形態１における図１のＡ－Ａ線に沿う部分の概略断面図である。実施の形態１における図２中の特に点線で囲まれた領域Ｂの構成を示す概略拡大断面図である。導電性接着剤による半導体素子の接合工程を示すフローチャートである。実施の形態１に係る半導体装置の、半導体素子の側面に被覆材料を形成する第１工程を示す概略断面図である。実施の形態１に係る半導体装置の、半導体素子の側面に被覆材料を形成する第２工程を示す概略断面図である。実施の形態１に係る半導体装置の、半導体素子の側面に被覆材料を形成する第３工程を示す概略断面図である。実施の形態１に係る半導体装置の、半導体素子の側面に被覆材料を形成する第４工程を示す概略断面図である。図７に示す工程の変形例を示す概略断面図である。実施の形態１の第１変形例における図２中の特に点線で囲まれた領域Ｂの構成を示す概略拡大断面図である。実施の形態１の第２変形例における図２中の特に点線で囲まれた領域Ｂの構成を示す概略拡大断面図である。実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す概略断面図である。実施の形態３における図１のＡ－Ａ線に沿う部分の概略断面図である。実施の形態３における図１３中の特に点線で囲まれた領域ＸＩＶの構成を示す概略拡大断面図である。実施の形態３における半導体装置の、実施の形態１での図７に相当するコーティング工程を示す概略断面図である。実施の形態４における半導体装置の、実施の形態１での図７に相当するコーティング工程を示す概略断面図である。実施の形態４における半導体装置の、実施の形態１での図６に相当するコーティング工程を示す概略断面図である。参考例における半導体装置の、実施の形態１での図７に相当するコーティング工程を示す概略断面図である。参考例における半導体装置の、実施の形態１での図８に相当するキュア工程、分離工程その他を示す概略断面図である。参考例における図１のＡ－Ａ線に沿う部分の概略断面図である。参考例における図２０中の特に点線で囲まれた領域ＸＸＩの構成を示す概略拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
実施の形態１．
まず本実施の形態の半導体装置の構成について図１～図３を用いて説明する。なお、説明の便宜のため、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向が導入されている。図１は実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す概略平面図である。図２は実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す、図１のＡ－Ａ線に沿う部分の概略断面図である。図３は実施の形態１に係る半導体装置の特徴部分である、図２中の特に点線で囲まれた領域Ｂの構成を示す概略拡大断面図である。

図１～図３を参照して、本実施の形態の半導体装置１は、たとえば発電または送電から効率的なエネルギの利用または再生までの諸場面で利用可能なパワー半導体装置である。半導体装置１は、セラミック基板１０と、半導体素子部２０と、導電性接着剤３０とを主に有している。

セラミック基板１０は、主表面がＸＹ平面に沿って拡がるたとえば矩形状である、平板部材である。セラミック基板１０は、セラミック基材１１と、導体層１２と、導体層１３とを有している。セラミック基材１１は、たとえば窒化アルミニウムなどのセラミック材料からなる。セラミック基材１１は、主表面がＸＹ平面に沿って拡がるたとえば矩形状の平板部材である。すなわちセラミック基材１１は、そのＺ方向に関する上側に矩形状の主表面１１Ａを有し、そのＺ方向に関する下側に、主表面１１Ａと対向するように、主表面１１Ｂを有している。セラミック基材１１は、セラミック基板１０を全体として絶縁体として機能させるために配置されている。

セラミック基材１１の主表面１１Ａ上には回路パターンとしての導体層１２が形成されている。すなわち絶縁基板としてのセラミック基板１０は、回路パターンとしての導体層１２を有している。導体層１２はたとえば銅により形成されている。またセラミック基材１１の主表面１１Ｂ上には導体層１３が形成されている。導体層１３はたとえば銅により形成されている。導体層１３は半導体素子部２０の発する熱を半導体装置１の外部に放熱するための放熱板として機能する。

半導体素子部２０は、半導体素子２１と、信号電極２２と、主電極２３と、被覆材料２４とを有している。半導体素子２１は、半導体装置１をパワー半導体装置として機能させるための主要な役割を有する半導体チップである。したがって半導体素子は矩形または正方形の平面形状を有する平板部材である。半導体素子２１に組み込まれている素子等については後述する。半導体素子２１は、ＸＹ平面に沿って拡がる、Ｚ方向に関する上側の主表面２１Ａと、それに対向する下側の主表面２１Ｂとを有している。

半導体素子２１は、セラミック基板１０の回路パターンとしての導体層１２上に、導電性接着剤３０により接合されている。すなわち半導体素子２１の下側の主表面２１Ｂが導体層１２と対向し、両者間に導電性接着剤３０が配置される。導電性接着剤３０はダイボンディング工程により、半導体素子２１と導体層１２とを互いに接合している。

信号電極２２および主電極２３は、半導体素子２１の主表面２１Ａ上に、互いに間隔をあけて形成されている。信号電極２２および主電極２３はたとえばアルミニウム合金により形成される薄膜である。図３に示すように、信号電極２２には細線ワイヤ４１が接続される。主電極２３には太線ワイヤ４２が接続される。

半導体素子２１の側面は、被覆材料２４により覆われている。ここで半導体素子２１の側面とは、半導体素子２１の平面視における外縁（外周）にあたる端面である。被覆材料２４としては、エポキシ樹脂よりも導電性接着剤３０に対する接着力が低い樹脂材料が用いられることが好ましい。言い換えれば、被覆材料２４としては、エポキシ樹脂よりも導電性接着剤３０に対する濡れ性が低い樹脂材料が用いられることが好ましい。これをさらに言い換えれば、被覆材料２４とエポキシ樹脂とを同じ質量だけ導電性接着剤３０の表面上に供給した場合に、被覆材料２４の方がエポキシ樹脂よりも導電性接着剤３０の表面上に濡れる面積が小さい。具体的には、被覆材料２４としては、たとえばポリイミド樹脂が用いられることが好ましい。また導電性接着剤３０は、たとえば銀フィラーを含む一般的な導電性材料、または一般的な鉛フリーはんだにより構成されることが好ましい。

特に図１に示すように、被覆材料２４は、半導体素子２１の平面視における外周に沿って延びるように、半導体素子２１の側面を覆っている。すなわち半導体素子２１が矩形または正方形の平面形状を有する場合、被覆材料２４は平面視において矩形または正方形の枠状である。なお被覆材料２４は、半導体素子２１の主表面２１Ａの最も外縁に隣接した最外部から、半導体素子２１の側面まで連なるように形成されていてもよい。これを言い換えれば被覆材料２４は、半導体素子２１の側面から、半導体素子２１の主表面２１Ａの外縁に隣接した最外部に乗り上げていてもよい。

その他、特に図１および図２に示すように、半導体装置１は、ケース部５０と、封止樹脂６０とを有している。ケース部５０は、ケース本体５１と、外部電極５２と、外部端子５３とを有している。

ケース本体５１は、セラミック基板１０、半導体素子部２０および導電性接着剤３０を平面視における外側から囲むように配置される。このケース本体５１は、Ｚ方向下側においてセラミック基板１０と、接着剤７０により接着されている。これにより、半導体装置１は全体としてセラミック基板１０を底部、ケース本体５１を側壁部としたパッケージ状となり、当該パッケージ状の容器の内部に半導体素子部２０および導電性接着剤３０などが収納され、かつ封止樹脂６０が充填された態様となっている。封止樹脂６０はいわゆるダイレクトポッティング構造によりケース本体５１の内部に加熱および硬化されたものである。封止樹脂６０はケース本体５１内の各部材を互いに電気的に絶縁する。ケース本体５１は、たとえばＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide Resin）と呼ばれる樹脂材料により形成されることが好ましい。

外部電極５２は、外部ネジ電極５２Ａと、外部ネジ電極５２Ｂとを含んでいる。外部ネジ電極５２Ａおよび外部ネジ電極５２Ｂはたとえば銅からなり、ケース本体５１にインサート成形により形成されている。外部ネジ電極５２Ａおよび外部ネジ電極５２ＢはたとえばＹ方向に関して互いに間隔をあけて形成されており、いずれもケース本体５１のＺ方向上部の表面上に露出するように配置されている。この露出する部分が、ナットとともに、上記の太線ワイヤ４２をネジ止めすることが可能となっている。

外部端子５３は、たとえば銅製であり、図１のケース本体５１のＸ方向右側の領域において、ケース本体５１の内部を通り、ケース本体５１の内部にて屈曲してＺ方向上方に突き出る。このため外部端子５３は、ケース本体５１のＺ方向の上面上に露出している。

次に、半導体素子２１について説明したうえで、半導体装置１における各部材の接続態様について説明する。

半導体素子２１は、インバータ、コンバータ、周波数変換、またはレギュレータの４つの働きのうち、いずれか１つの働きを有している。ここでインバータとは直流を交流に変換する働きである。コンバータとは交流を直流に変換する働きである。周波数変換とは交流の周期を変える働きである。レギュレータとは直流の電圧を変換する働きである。

半導体装置１がパワー半導体装置である場合、半導体素子２１としては、主にスイッチング機能を有するパワートランジスタが用いられる。その場合、半導体素子２１はたとえばシリコンからなるチップであり、当該チップにＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）およびＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）が組み込まれていることが好ましい。

半導体素子２１がＩＧＢＴを含むシリコン製のチップである場合、当該ＩＧＢＴには、図示されないが裏面メタライズ層および表面メタライズ層が形成されている。なお裏面メタライズ層はたとえば上層から下層へ順にアルミニウム／ニッケル／金が積層された構成を有しており、表面メタライズ層はたとえば上層から下層へ順に珪素アルミニウム（ＡｌＳｉ）／ニッケル／金が積層された構成を有している。この半導体素子２１は上記のように導電性接着剤３０により、セラミック基板１０の導体層１２と、電気的に接続されている。

たとえば図１に示すように、半導体装置１において半導体素子２１がシリコン製のＩＧＢＴでありこれがＸ方向に互いに間隔をあけて複数配置されている場合を考える。一の半導体素子２１（図１のＸ方向右側）のＩＧＢＴの主電極２３と他の半導体素子２１（図１のＸ方向左側）のＩＧＢＴの主電極２３とが、アルミニウム製の太線ワイヤ４２により電気的に接続される。他の半導体素子２１のＩＧＢＴの主電極２３すなわちエミッタ電極は、銅製のエミッタ電極板として機能する外部ネジ電極５２Ａと、太線ワイヤ４２により電気的に接続されている。またセラミック基板１０の導体層１２は、銅製のコレクタ電極板として機能する外部ネジ電極５２Ｂと、太線ワイヤ４２により電気的に接続されている。さらに、一の半導体素子２１の信号電極２２は、金製の細線ワイヤ４１により外部端子５３と電気的に接続されている。

以上のように、半導体素子２１のＩＧＢＴの各電極が、ケース部５０に含まれる外部電極５２および外部端子５３と電気的に接続される。このため半導体素子２１は、半導体装置１の外部と電気的に接続される。

以上において半導体装置１の各部材の材質について説明しているが、次に半導体装置１の各部材の材質の変形例について説明する。

セラミック基板１０のセラミック基材１１は、窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）またはアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）により形成されてもよいし、ガラスセラミックス材料により形成されてもよい。窒化珪素、アルミナおよびガラスセラミックス材料は電気絶縁性が高いためである。また導体層１２および導体層１３はアルミニウムその他の金属材料により形成されてもよい。

次に、半導体素子部２０の各部材について説明する。半導体素子２１には近年開発が進んでいるシリコンカーバイドからなるチップが用いられてもよい。シリコンカーバイドの半導体素子は、シリコンの半導体素子よりも高い電子速度、およびシリコンよりも高いワイドバンドギャップによる高い絶縁破壊電圧を有する。さらにシリコンカーバイドの半導体素子は、シリコンの半導体素子に比べて、大電力動作が可能であり、広い動作帯域幅を有し、高温での動作が可能である。このためシリコンカーバイドの半導体素子は、シリコンの半導体素子よりも小型化および低コスト化が可能である。したがって本実施の形態の半導体素子２１としてはシリコンカーバイドのチップにＭＯＳＦＥＴなどが形成されたものが用いられてもよい。

これらのその他にも、本実施の形態の半導体素子２１としては、シリコン製のＬＤＭＯＳ（Lateral double Diffused MOSFET）が用いられてもよい。もしくは半導体素子２１として化合物半導体であるガリウムヒ素製のＧａＡｓ－ＨＦＥＴ（Heterostructure Field Effect Transistor）、ＧａＡｓ－ＨＢＴ（Heterojunction Bipolar Transistor）が用いられてもよい。これらが用いられた場合、高周波半導体装置向けの高周波信号のスイッチング機能を有するものとすることができる。

さらに半導体素子２１としては、窒化ガリウム（ＧａＮ）製のＧａＮ－ＨＦＥＴなども適用可能である。窒化ガリウムを適用した場合、半導体素子２１は、シリコンカーバイトと同様に、高い絶縁破壊電圧、高いワイドバンドギャップを有するものとなり、さらに高い熱伝導率を有するものとなる。

半導体素子部２０において半導体素子２１の側面を覆う被覆材料２４は、ポリイミド樹脂の他にも、導電性接着剤３０がエポキシ樹脂よりも濡れにくい他の材料が用いられ得る。すなわち被覆材料２４は、ポリイミド樹脂の他にも、エポキシ樹脂よりも導電性接着剤３０に対する接着力が低い以下の材料が用いられる。たとえば被覆材料２４としては、シリコーン系樹脂またはフッ素系コーティング剤が用いられてもよい。

次に、図４のフローチャートを用いながら、導電性接着剤３０の材質について説明する。

導電性接着剤３０は、たとえば銀フィラーを含む一般的な材料からなるが、これに限らない。導電性接着剤３０は、銀フィラー、銅フィラー、ニッケルフィラー、金フィラー、パラジウムフィラー、カーボンフィラーからなる群から選択されるいずれかの金属フィラーをエポキシ樹脂に混合させたものであってもよい。ここでのたとえば銀フィラーは、銀の粒子にフィラーとしての細かい樹脂材料などの粒状組織が集まったものである。上記の各金属フィラー材料は、いずれも熱伝導率が高いため、導電性接着剤３０として用いられ得る。

その他、半導体装置１を形成するための導電性接着剤３０となるべきものとしては、以下のようなペーストが用いられてもよい。すなわち導電性接着剤３０として、溶剤にマイクロサイズの金属粒子が混合されたペーストが焼結されたもの、または溶剤にナノサイズの金属粒子が混合されたペーストが焼結されたものが用いられてもよい。あるいは導電性接着剤３０となるべきペーストとしては、溶剤にマイクロサイズの金属粒子とナノサイズの金属粒子との双方を混合したペーストが用いられてもよい。

図４は、半導体装置１の製造方法の一環としての、導電性接着剤３０による半導体素子２１の接合工程を示すフローチャートである。図４を参照して、半導体装置１の製造方法においては、セラミック基板１０の回路パターン上に導電性接着剤３０となるべきペーストを挟んでその上に半導体素子２１が配置される（Ｓ１０）。その後それらが熱処理により加熱されることで、ペーストが焼結して固化された導電性接着剤３０となる（Ｓ２０）。これにより導電性接着剤３０は、セラミック基板１０と半導体素子２１とを接合した状態となる。

半導体装置１を形成するための導電性接着剤３０は、上記のように、溶剤および金属粒子が混合されたペーストが焼結されたものであってもよい。しかし導電性接着剤３０は、溶剤および酸化物粒子が混合されたペーストが焼結されたものであってもよい。焼結により導電性接着剤３０となるべきペースト中に分散される金属粒子は銀粒子であることが好ましい。ただしこれに限らず、銅粒子、ニッケル粒子、金粒子などを溶剤に混合させたものから導電性接着剤３０となるべきペーストが作られてもよい。これらを用いた場合にも、銀粒子のペーストと同様の効果が得られる。ここでの酸化物粒子は、酸化銀、酸化銅、酸化ニッケル、酸化スズからなる群から選択されるいずれかの粒子であることが好ましい。

導電性接着剤３０のペーストが金属粒子を含む場合、または酸化物粒子を含む場合のいずれの場合においても、焼結により溶剤は揮発する。このため、半導体装置１の完成品においては焼結前の導電性接着剤３０に含まれていた溶剤はほぼ除去され、金属粒子同士が強固に固着する。これによりセラミック基板１０と半導体素子２１とが互いに接合される。

導電性接着剤３０としては上記のように一般公知の鉛フリーはんだなどが用いられてもよい。しかし上記のように導電性接着剤３０の材料としては、溶剤にマイクロサイズの金属粒子が混合したペースト、溶剤にナノサイズの金属粒子が混合したペースト、溶剤にマイクロサイズの金属粒子とナノサイズの金属粒子とを混合したペーストのいずれかを用いることが好ましい場合もある。これは半導体装置１の動作温度が上昇したり、冷却システムが簡略化した場合に相当する。一般的な鉛フリーはんだの熱伝導率は約４０Ｗ／ｍＫであるのに対し、マイクロサイズの金属粒子は熱伝導率が約２００Ｗ／ｍＫと優れているためである。

溶剤および金属粒子を混合したペースト、または溶剤および酸化物粒子を混合したペーストは、銀フィラーなどを含む導電性接着剤３０と同様に、約２００℃で半導体素子部２０をダイボンディングすることができる。また金属粒子は、その焼結後には含まれる金属粒子同士が焼結接合し金属バルクに近い状態になるため、非常に高い耐熱性を得ることができる。

次に、半導体素子２１と外部とを電気的に接続するための細線ワイヤ４１および太線ワイヤ４２は、半導体装置１に必要な電力容量に合わせて配線の材料が選定されることが好ましい。すなわち細線ワイヤ４１としては金合金、銀合金、アルミニウム合金および銅合金からなる群から選択されるいずれかが用いられることが好ましい。また太線ワイヤ４２としてはアルミニウム合金または銅合金が用いられることが好ましい。

上記のように、本実施の形態の半導体装置１は、半導体素子２１の側面が、エポキシ樹脂よりも導電性接着剤３０に対する接着力が低い被覆材料２４により覆われていることを特徴とする。次に図５～図８を用いて、半導体素子２１の側面への被覆材料２４の形成工程について説明する。

図５は実施の形態１に係る半導体装置の、半導体素子の側面に被覆材料を形成する第１工程を示す概略断面図である。図５を参照して、まずダイシングフィルム８１が準備される。ダイシングフィルム８１はＺ方向に関する上側の主表面８１Ａと、主表面８１Ａに対向するＺ方向に関する下側の主表面８１Ｂとを有している。主表面８１Ａの上に、半導体素子２１のチップを形成するための半導体ウエハが貼り付けられる。この時点で半導体ウエハの上側の主表面には、既に図３に示す信号電極２２および主電極２３など、素子が形成された状態となっている。

ダイシングフィルム８１に貼り付けられた半導体ウエハは、ダイシングソー８２により、複数の半導体素子２１のチップとなるようダイシングされる。ここでダイシングとは半導体ウエハを切断して複数のチップに分割する工程を意味する。なおダイシングソー８２は、ダイヤモンド粉末が特殊な金属で固められた切削工具である。

なおダイシング工程の際には、半導体ウエハを深さ方向すなわちＺ方向に関して、上側の主表面から途中の深さ位置までのみ切込みを入れるいわゆるハーフカットダイシングがなされてもよい。あるいはダイシング工程の際には、半導体ウエハを深さ方向に関して上側の主表面から下側の主表面まで全体を切断するいわゆるフルカットダイシングがなされてもよい。図５においては一例としてフルカットダイシングがなされ、見た目上は半導体ウエハが、半導体素子部２０を構成するチップとしての半導体素子２１に分割されている。半導体素子２１には信号電極２２および主電極２３など、素子が形成されている。

またダイシング工程に用いられるカット仕様は以下のいずれであってもよい。すなわち、１枚刃でカットするシングルカットであってもよく、２枚刃でカットするステップカットであってもよい。あるいは２枚の刃を使ってＶ字形状にカットするベベルカットがなされてもよく、レーザを用いたレーザカットがなされてもよい。

図６は実施の形態１に係る半導体装置の、半導体素子の側面に被覆材料を形成する第２工程を示す概略断面図である。図６を参照して、ダイシング工程の後に、いわゆるエキスパンド工程がなされる。エキスパンド工程においては、ダイシングフィルム８１に、平面視における半導体素子２１の外側に向かう力Ｆが加えられる。この力Ｆは均一に加えられる。すなわち図６においてはＸ方向に関する力Ｆが示されるが、図の右向きの力Ｆと左向きの力Ｆとの大きさはほぼ等しい。これにより、ダイシング工程において半導体ウエハに設けられた切込みの幅が広げられる。このため後工程において個々の半導体素子２１をダイシングフィルム８１からピックアップしやすくなる。

図７は実施の形態１に係る半導体装置の、半導体素子の側面に被覆材料を形成する第３工程を示す概略断面図である。図７を参照して、エキスパンド工程により広げられた個々の半導体素子２１のうち隣り合う１対の半導体素子２１に挟まれた領域に、液体状態の被覆材料２４であるたとえばポリイミド樹脂が供給される。これにより、当該挟まれた領域にある１対の半導体素子２１のそれぞれの互いに対向する側面上に、被覆材料２４としてのポリイミド樹脂などが塗布される。

ここで、たとえば図１の平面図に示すように、半導体素子２１の主表面２１Ａ上には、半導体素子２１の外縁（側面）に隣接する領域を１周し半導体素子２１の主電極２３などを囲むようにたとえば矩形状にガードリング２５が形成されている。図７のコーティング工程においては、たとえばガードリング２５の外側の、半導体素子２１の主表面２１Ａの最外部に、ディスペンサ装置８３から液体状の被覆材料２４が供給される。これにより、供給された被覆材料２４は、半導体素子２１の側面に達し、そこから半導体素子２１の側面上を伝いながら落下する。これにより被覆材料２４は半導体素子２１の側面上に塗布される。またこれにより形成される半導体素子部２０においては、被覆材料２４は、半導体素子２１の平面視における外周に沿って延びるように、半導体素子２１の側面を覆っている。

図７において上記のように被覆材料２４が供給される。このため図２および図３に示すように、被覆材料２４は、半導体素子２１の主表面２１Ａの最も外縁に隣接した最外部から、半導体素子２１の側面まで連なるように形成される。このようにすれば、半導体素子２１の側面のみに被覆材料２４を供給する場合よりも製造工程が容易になり、生産性が向上する。

図８は実施の形態１に係る半導体装置の、半導体素子の側面に被覆材料を形成する第３工程を示す概略断面図である。図８を参照して、図７の被覆材料２４のコーティング工程の後、まず半導体素子２１に対してキュア工程がなされる。キュア工程においては、半導体素子２１にダメージを与えない程度の温度まで、半導体素子２１が加熱される。具体的には、半導体素子２１は約２００℃以下に加熱されることが好ましい。これにより、塗布された被覆材料２４が硬化される。

最終的には、半導体素子２１の側面上には、たとえば２０μｍ以上の厚みの被覆材料２４が形成されることが好ましい。なお本明細書では被覆材料２４の厚みとは、それが形成される表面に対する法線方向の厚みとする。図７においては被覆材料２４が、半導体素子２１の側面上の全体にほぼ均一に塗布されている。このように被覆材料２４は、半導体素子２１の側面上の全体にほぼ均一に塗布されることが好ましい。

キュア工程の後、半導体素子２１がダイシングフィルム８１から分離される分離工程がなされる。この工程により、切断された半導体ウエハは、主表面２１Ａ，２１Ｂを有する半導体素子２１と、信号電極２２、主電極２３とを有し、半導体素子２１の側面に被覆材料２４が形成された半導体素子部２０として、ダイシングフィルム８１から分離される。

分離工程に先立ち、図７の工程によりダイシングフィルム８１上に形成された被覆材料２４に小さい切込みが形成されることが好ましい。この切込みはダイシングカッターなどにより形成される。このようにすれば、より簡単に、半導体素子部２０をダイシングフィルム８１から分離させることができる。

図９は図７に示す工程の変形例を示す概略断面図である。図９を参照して、ここでは被覆材料２４が、半導体素子２１の側面のうち主表面２１Ａに近い比較的Ｚ方向の上側の領域のみに塗布される。このため最終的な半導体素子部２０においても同様に、半導体素子２１の側面の上側の領域のみが被覆材料２４に覆われた態様となる。この点において図９は、半導体素子２１の側面の全体に被覆材料２４が塗布される図７と異なっている。

このように、本実施の形態の半導体装置においては、半導体素子２１の側面の少なくとも一部が被覆材料２４に覆われている。なお図９により得られる半導体装置１において、被覆材料２４は少なくとも、半導体素子２１の側面のうち、厚み方向すなわちＺ方向に関してセラミック基板１０と反対側すなわち上側の主表面２１Ａから、半導体素子２１の厚みの半分以上の領域を覆うように形成されている。したがって図９により得られる半導体装置１の半導体素子部２０においては、被覆材料２４は少なくとも、主表面２１Ａの高さ位置から、主表面２１Ａと主表面２１Ｂとの中間の高さ位置までは覆うように形成される。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
セラミック基板１０の導体層１２と半導体素子２１とを接合するはんだなどの導電性接着剤３０の塗布量を多くすれば、両者の接合強度は十分高くなる。しかし特に半導体素子２１が薄い場合、特に加熱による接合時に、たとえばペースト状の導電性接着剤３０が、半導体素子２１の主表面２１Ａの上に這い上がる可能性がある。このように這い上がった導電性接着剤３０は、形成された素子との短絡などの不具合を生じる可能性がある。導電性接着剤３０の塗布量を少なくすれば、上記の不具合を回避できるが、導体層１２と半導体素子２１との接合強度が弱くなる。このように導電性接着剤３０の十分な接合強度と這い上がり防止効果とは互いにトレードオフの関係にある。

本実施の形態においては、半導体素子２１の側面の少なくとも一部は、エポキシ樹脂よりも導電性接着剤３０に対する接着力が低い被覆材料２４により覆われている。導電性接着剤３０は被覆材料２４と接着せず、その表面上を這い上がりにくい。これにより、たとえ半導体素子２１が薄くても、導電性接着剤３０が元の位置から、半導体素子２１の主表面２１Ａの上の信号電極２２および主電極２３などが形成されるいわゆるアクティブエリアまでＺ方向の上方に這い上がることを抑制することができる。

一般に、導電性接着剤３０の這い上がりによる接触を抑制する観点から、信号電極２２および主電極２３などを半導体素子２１の主表面２１の外縁から離れた、平面視における中央部に寄せるように設計されることがある。しかしこのようにすれば、アクティブエリアの面積が小さくなるなどの課題が生じ得る。一方本実施の形態によれば、加熱時に導電性接着剤３０が這い上がりにくくなることにより、上記のように電極などを半導体素子２１の平面視における中央部に寄せるように設計する必要はない。このため本実施の形態によれば、アクティブエリアの面積を小さくしてしまうなどの設計上の制限を排除できる。

導電性接着剤３０は被覆材料２４と接着せず、その表面上を這い上がりにくい。このため被覆材料２４には導電性接着剤３０の這い上がりを防止するための段差等を形成する必要はない。このため被覆材料２４をより簡素な工程で形成できる。

また、本実施の形態による導電性接着剤３０の這い上がり防止により、導電性接着剤３０とアクティブエリアとの短絡を防ぐガードリング２５の線幅を狭くしたり、場合によってはガードリング２５を設けなくしたりすることができる。このことからも、主表面２１Ａ上におけるアクティブエリアの面積を大きく確保できる。このことは、半導体素子２１の縮小化および主電極２３の配線の設計の自由度の拡大化に寄与できる。

主表面２１Ａ上におけるアクティブエリアの面積を大きくできることから、信号電極２２または主電極２３への細線ワイヤ４１または太線ワイヤ４２のワイヤボンディング工程のタクトタイムを短縮することができる。具体的には、たとえば太線ワイヤ４２のワイヤボンディング工程においては、主表面２１Ａ上においてボンディングが可能な領域の面積が増す。したがってボンディングがなされる主表面２１Ａ上の位置を精密制御する必要はない。すなわち外部電極５２と主電極２３との距離、および外部電極５２と主電極２３との主表面２１ＡからのＺ方向高さのみを設定すれば、容易に精度の高い位置合わせが可能となる。このため、ワイヤボンディング工程のタクトタイムを短縮することができる。

また被覆材料２４の形成による導電性接着剤３０は、這い上がりが防止される分だけ、本来配置されるべきセラミック基板１０と半導体素子２１との間の領域に、より多くの量が配置される。このため、導電性接着剤３０のセラミック基板１０および半導体素子２１に対する接着強度の低下を抑制できる。また主表面２１Ａ上に這い上がる可能性が高い、半導体素子２１の側面上の厚い導電性接着剤３０のフィレットの形成が抑制される。このことから、導電性接着剤３０の接合強度を高くするためにその供給量を多くしつつ、半導体素子２１の側面上への導電性接着剤３０の這い上がりおよび過剰なフィレットの形成を抑制できる。

半導体素子２１の側面上への過剰に厚い導電性接着剤３０のフィレットの形成は、以下の問題も生じ得る。ここで半導体装置１の導電性接着剤３０が、溶剤にマイクロサイズの金属粒子が混合され接合時に焼結されたものである場合を考える。なお上記の代わりに、溶剤にナノサイズの金属粒子が混合されたもの、または溶剤にマイクロサイズおよびナノサイズの金属粒子が混合され接合時に焼結されたものが導電性接着剤３０として用いられる場合を考えてもよい。

これらのような金属粒子のペーストが接合時の加熱により焼結された導電性接着剤３０は、通常のはんだによる導電性接着剤３０または金属フィラーを樹脂に混合させた態様の導電性接着剤３０とは、以下の点にて異なっている。すなわち金属粒子のペーストが接合時に焼結され固化された導電性接着剤３０は、そこに含まれる金属粒子同士が単に接触しているだけではその接着特性を発揮できない。金属粒子のペーストを導電性接着剤３０として機能させるためには、そこに含まれる金属粒子同士が十分に焼結する必要がある。焼結金属ペーストの導電性接着剤３０が過剰に厚いフィレットを形成すれば、そのフィレットの特に内部には熱が十分に伝わらず、フィレットの部分の金属の焼結が不十分となる。その結果、金属粒子のペーストが焼結された導電性接着剤３０は特に厚いフィレットの部分において焼結不足による接合強度不足が起こる。

その点、本実施の形態によれば、上記のように導電性接着剤３０の加熱時の這い上がりが防止される。このため導電性接着剤３０の過剰に厚いフィレットの形成が防止される。したがって金属粒子のペーストが焼結された導電性接着剤３０を用いた場合についても、本実施の形態の適用による品質向上の効果が得られる。

その他、被覆材料２４により、以下の作用効果も奏する。熱衝撃試験などの信頼性試験を実施した場合、一般的に半導体素子２１の真下にある導電性接着剤３０のダイボンディングされた領域の平面視における矩形状などの角の部分に最も応力歪みが加わりやすい。したがって導電性接着剤３０の上記角の部分を起点としてクラックまたは剥離が発生しやすくなる。上記のようなクラックまたは剥離が発生すれば、半導体装置１全体の熱抵抗の増加、太線ワイヤ４２の劣化または破断が起こる。その結果、半導体装置１が破損するに至る。

しかし本実施の形態においては、上記の導電性接着剤３０の角の部分の真上に、半導体素子２１の側面を覆う被覆材料２４が形成される。特に被覆材料２４は、半導体素子２１の平面視における外周に沿って延びるように、半導体素子２１の側面を覆っている。これを言い換えれば、被覆材料２４は、半導体素子２１のたとえば矩形の平面形状の角部を形成する２つの互いにぶつかり合う側面の境界線上を覆い、かつ当該境界線に隣接する半導体素子２１の側面の領域を覆っている。このため被覆材料２４は、導電性接着剤３０の角の部分の真上に隣接する、半導体素子２１の側面上の領域に配置されている。

本実施の形態においては半導体素子２１が平面視における外周を１周するように被覆材料２４が形成されるため、導電性接着剤３０の角の部分の直上の、半導体素子２１の側面の領域にも被覆材料２４が形成されている。特に被覆材料２４にポリイミド樹脂が用いられれば、被覆材料２４は応力歪みに対するバッファ層としての機能を果たす。一般的なエポキシ系の封止樹脂の弾性率は約２００００ＭＰａであるのに対し、一般的なポリイミド樹脂の弾性率は約２００ＭＰａである。つまりポリイミド樹脂の弾性率はエポキシ樹脂の弾性率よりも非常に小さい。このため応力歪みが大きい導電性接着剤３０の角の部分の真上に隣接する被覆材料２４が当該応力歪みを吸収することで、導電性接着剤３０のクラックまたは剥離を抑制できる。つまり上記により、半導体装置１を長寿命化させることができる。

その他、本実施の形態の半導体装置１においては、図９に示すように、被覆材料２４は少なくとも半導体素子２１の側面のうち、厚み方向に関する主表面２１Ａ側の半分以上の領域を覆うように形成されている。これにより導電性接着剤３０を少なくとも半導体素子２１の側面のうち主表面２１Ａ側の半分以上の領域には濡れない態様とすることができる。すなわち上記により最低限、主表面２１Ａ上への導電性接着剤３０の這い上がりを抑制する目的を達成できる。このため塗布すべき被覆材料２４の量を削減できるとともに、塗布工程を簡略化させることができる。また半導体素子２１の側面の一部の領域のみに導電性接着剤３０が形成されるため、目視検査などによる被覆材料２４の品質チェックを簡便化できる。以上により、製造工程のタクトタイムを短縮できる。

また本実施の形態の半導体素子２１を接合する工程（図４参照）に用いられる、導電性接着剤３０となるべきペーストは、溶剤および金属粒子、溶剤および酸化物粒子からなる群から選択されるいずれかであってもよい。このようにすれば、半導体素子の主表面２１Ａの最外部から側面に連なるように形成される被覆材料２４が導電性接着剤３０をはじくことにより、半導体素子２１の側面での過剰に厚い導電性接着剤３０のフィレットの形成を抑制することができる。また導電性接着剤３０のキュア工程における熱処理不足による接着強度の低下を抑制することができる。

最後に、本実施の形態の変形例について説明する。
図１０は実施の形態１の第１変形例に係る半導体装置の特徴部分である、図２中の特に点線で囲まれた領域Ｂの構成を示す概略拡大断面図である。図１０を参照して、当該第１変形例における図２中の領域Ｂの構成は基本的に図３に示す領域Ｂの構成と同様であるため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし図１０においては、被覆材料２４が、平面視における半導体素子２１の角部において、半導体素子２１の角部以外の領域よりも厚く形成されている。なおここで角部とは、半導体素子２１のたとえば矩形の平面形状の４つの角に隣接する領域、ならびに当該４つの角のそれぞれの真下の、２つの半導体素子２１の側面が互いにぶつかり合う境界線およびそれに隣接する領域を意味する。

被覆材料２４は、平面視における半導体素子２１の角部において、それ以外の領域よりもたとえば２０％以上７０％以下だけ厚く形成されることが好ましい。ただしその中でも、被覆材料２４は、平面視における半導体素子２１の角部において、それ以外の領域よりもたとえば３０％以上５０％以下だけ厚く形成されることがより好ましい。以上の点において図１０の構成は、このような被覆材料２４の厚みの差を考慮しない図３の構成と異なっている。

上記のように、導電性接着剤３０の角の部分には、加熱による応力歪みが最も大きく加わる。そこで当該導電性接着剤３０の角の部分に近い半導体素子２１の角部の被覆材料２４を他の領域よりも厚くする。これにより以下の効果が得られる。

角部の被覆材料２４は、特にこれがポリイミド樹脂などの弾性率の低い材料により形成されれば、これに隣接する導電性接着剤３０の角の部分に加わる大きな応力等を高効率に吸収することができる。つまり厚く形成された被覆材料２４の部分がバッファ層として機能することにより、応力緩和の効果を得ることができる。

図１１は実施の形態１の第２変形例に係る半導体装置の特徴部分である、図２中の特に点線で囲まれた領域Ｂの構成を示す概略拡大断面図である。図１１を参照して、当該第２変形例における図２中の領域Ｂの構成は基本的に図３に示す領域Ｂの構成と同様であるため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし図１１においては、被覆材料２４が、半導体素子２１の主表面２１Ａに沿う一方側において、他方側よりも厚く形成されている。特に図１１に示すように、Ｘ方向に関する右側において、左側よりも厚い被覆材料２４が形成されている。

図１１において、細線ワイヤ４１は、太線ワイヤ４２よりも、Ｘ方向に関する半導体素子２１の外縁すなわち側面からの距離が近い位置に接合されている。このように図１１においては、被覆材料２４が、ワイヤボンディング工程により接合されたワイヤの接合位置と半導体素子２１の側面との距離が近い側において、当該距離が遠い側よりも、厚く形成されている。

上記のワイヤの接合位置と半導体素子２１の側面との距離と、当該側面上での被覆材料２４の厚みとの間には逆比例の関係が成り立つことが好ましい。つまりたとえば上記距離が１／ｘ（ｘ＞１）倍である側においては、形成される被覆材料２４の、特に側面上の（Ｘ方向またはＹ方向に沿う）厚みがｘ倍となることが好ましい。具体例として、たとえば図１１において細線ワイヤ４１の接合位置と半導体素子２１のＸ方向右側の側面とのＸ方向に沿う距離が、太線ワイヤ４２の接合位置と半導体素子２１のＸ方向左側の側面とのＸ方向に沿う距離の１／２倍である場合を考える。この場合、半導体素子２１のＸ方向右側の側面での被覆材料２４は、半導体素子２１のＸ方向左側の側面での被覆材料２４の２倍の厚みを有することが好ましい。

図１１のように、ワイヤボンディングにより接合されたワイヤから側面までのＸ方向の距離が短い細線ワイヤ４１側は、当該距離が長い太線ワイヤ４２側より一層確実に、導電性接着剤３０の這い上がりを抑制することが望まれる。当該距離が短いほど、側面から這い上がった導電性接着剤３０による短絡が起こりやすいためである。図１１のように当該距離が短い側の被覆材料２４を厚く形成することにより、当該距離が短い側における導電性接着剤３０の這い上がりを抑制する効果をいっそう高めることができる。

実施の形態２．
図１２は実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す概略断面図であり、実施の形態１における図２に対応するものである。図１２を参照して、本実施の形態の半導体装置２は高周波半導体装置である。半導体装置２は、金属ベース基板９０と、半導体素子部２０と、導電性接着剤３０とを主に有している。なお以下の本実施の形態の説明にて実施の形態１と同一の符号が付されつつ新たな説明が省略されている箇所については、基本的に実施の形態１と同様である。

金属ベース基板９０は、主表面がＸＹ平面に沿って拡がるたとえば矩形状である、平板部材である。金属ベース基板９０は、ガラスエポキシ製絶縁層９１と、導体層９２と、放熱板９３とを有している。ガラスエポキシ製絶縁層９１は、ガラスエポキシ基板と同様に形成され、主表面がＸＹ平面に沿って拡がるたとえば矩形状の平板部材である。ガラスエポキシ製絶縁層９１の上側の主表面上には導体層９２が形成されている。ガラスエポキシ製絶縁層９１の下側の主表面上には放熱板９３が形成されている。

導体層９２および放熱板９３はたとえば銅により形成されている。導体層９２は導体層１２と同様の薄膜である。これに対し、放熱板９３は半導体素子部２０の発する熱を半導体装置１の外部に放熱する機能を有する。なお導体層９２の端部、すなわち図１２におけるＸ方向の端部には外部電極１１１が形成されている。

ただし図１２に示すように、金属ベース基板９０には、その平面視における中央部、すなわち図１２におけるＸ方向中央部にキャビティ９４が形成されている。キャビティ９４は導体層９２およびその真下のガラスエポキシ製絶縁層９１が除去され開口部となった領域である。すなわちキャビティ９４と平面的に重なる領域においては放熱板９３が上側に向けて露出している。このキャビティ９４内にて上方に露出した放熱板９３の上に、半導体素子部２０が接合されている。

本実施の形態の半導体素子部２０は、半導体素子２１と、表面電極１０１と、封止樹脂６１とを有している。半導体素子２１はたとえばシリコンからなるチップであり、当該チップにパワーアンプ用素子が組み込まれていることが好ましい。

キャビティ９４内において露出された放熱板９３の上に、半導体素子２１が、導電性接着剤３０により接合されている。放熱板９３は、絶縁基板としての金属ベース基板９０に含まれる回路パターンとして機能させることも可能である。

回路パターンとしての放熱板９３上に半導体素子２１が、導電性接着剤３０により接合されている。導電性接着剤３０はダイボンディング工程により、半導体素子２１と放熱板９３とを互いに接合している。

半導体素子２１上には表面電極１０１が、たとえば互いに間隔をあけて複数形成されている。複数の表面電極１０１の一部は外部から半導体素子２１への入力用であり、複数の表面電極１０１の他の一部は半導体素子２１から外部への出力用である。表面電極１０１はアルミニウム合金製である。図１２においては、Ｘ方向に関する右側の表面電極１０１は、細線ワイヤ４１により、金属ベース基板９０の外部電極１１１に接続されている。また図１２においては、Ｘ方向に関する左側の表面電極１０１は、細線ワイヤ４１により、金属ベース基板９０の左側の導体層９２に接続されている。この表面電極１０１と細線ワイヤ４１により接続された導体層９２は、ソルダペースト１２１によりチップ抵抗１３１と電気的に接続されている。チップ抵抗１３１はさらに、ソルダペースト１２１を介して、図１２のＸ方向に関する左側の端部の外部電極１１１に接続されている。

以上により、半導体素子２１の表面電極１０１が、外部電極１１１と電気的に接続される。このため半導体素子２１は、半導体装置２の外部と電気的に接続される。

キャビティ９４内にて放熱板９３上に半導体素子２１が接続され、半導体素子２１に細線ワイヤ４１が接続されたうえで、キャビティ９４内は封止樹脂６１により封止される。この封止樹脂６１は半導体素子２１の側面を覆うため、当該封止樹脂６１は実施の形態１における被覆材料２４に相当し、被覆材料２４と同様の役割を有する。したがって封止樹脂６１としては、たとえばエポキシ樹脂が用いられるが、エポキシ樹脂よりも導電性接着剤３０に対する接着力が低いポリイミド樹脂が用いられてもよい。

キャビティ９４、およびチップ抵抗１３１を上方から覆うように、ＰＰＳ製キャップ１４１が金属ベース基板９０上に被せられる。このＰＰＳ製キャップ１４１は、シリコーン接着剤１５１により、金属ベース基板９０のたとえば導体層９２上に接合される。ＰＰＳ製キャップ１４１内は、チップ抵抗１３１が配置された領域を除き、空洞となっている。

半導体装置２の半導体素子２１は、たとえば高周波電力増幅素子として機能する。すなわち半導体素子２１の複数の表面電極１０１のうち一部は、高周波信号を半導体素子２１内に入力する外部接続用リード端子として機能する。半導体素子２１においては入力された高周波信号の電力が増幅される。複数の表面電極１０１のうち他の一部は、半導体素子２１内にて増幅された高周波信号を出力する外部接続用リード端子として機能する。なお半導体装置２としては、上述した高周波信号の電力増幅機能を有するもののみならず、高周波信号のスイッチング機能を有するもの等も適用可能である。

本実施の形態の構成においても、封止樹脂６１が実施の形態１の被覆材料２４と同様の役割を果たすことにより、実施の形態１と同様の作用効果を奏する。

実施の形態３．
まず本実施の形態の半導体装置の構成について図１３～図１４を用いて説明する。図１３は実施の形態３に係る半導体装置の構成を示す、図１のＡ－Ａ線に沿う部分の概略断面図である。図１４は実施の形態３に係る半導体装置の特徴部分である、図１３中の特に点線で囲まれた領域ＸＩＶの構成を示す概略拡大断面図である。

図１３および図１４を参照して、本実施の形態の半導体装置３は、実施の形態１の半導体装置１と同様のパワー半導体装置である。半導体装置３の構成は基本的には半導体装置１と同様である。このため本実施の形態においては、実施の形態１の半導体装置１と同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。

本実施の形態においては、半導体素子部２０が、半導体素子２１と、信号電極２２と、主電極２３と、被覆材料２６とを有している。被覆材料２６は、実施の形態１の被覆材料２４と同様に、エポキシ樹脂よりも導電性接着剤３０に対する接着力が低いたとえばポリイミド樹脂により形成されている。被覆材料２６は半導体素子２１の側面を覆っている。ただし本実施の形態においては被覆材料の断面形状において実施の形態１と異なっている。

被覆材料２６は、そのＺ方向に関する上側から下側に向かうにつれて、Ｘ方向の寸法すなわち厚みが大きくなるような、いわゆる裾拡がりの形状を有している。言い換えれば被覆材料２６は、半導体素子２１の側面上にて絶縁基板としてのセラミック基板１０側（図１３，１４の下側）に向かうにつれて、半導体素子２１の主表面に沿う方向の厚みが大きくなっている。なお被覆材料２６の断面図における最外部は直線状であってもよいし湾曲形状であってもよい。図１３および図１４においては一例として、当該最外部はやや半導体素子２１側に凸となるように湾曲している。

次に図１５を用いて、本実施の形態の半導体素子２１の側面への被覆材料２６の形成工程のうち、実施の形態１と異なるところについて説明する。

図１５は実施の形態３における半導体装置の、実施の形態１での図７に相当するコーティング工程を示す概略断面図である。図１５を参照して、図５および図６と同様の処理がなされた後、隣り合う１対の半導体素子２１に挟まれた領域に、液体状態の被覆材料２６であるたとえばポリイミド樹脂が供給される。このとき、図６のエキスパンド工程により拡がった隣り合う１対の分割された半導体素子２１に挟まれた領域に直接、ディスペンサ装置８３から液体状の被覆材料２６が供給される。

このようにすれば、Ｚ方向の下方に向かうにつれ半導体素子２１の側面上での厚みが大きくなるように、被覆材料２６が当該側面上を伝いながら落下する。なお被覆材料２６は、Ｚ方向に関して半導体素子２１の上側の主表面２１Ａと同じ位置にて厚みがちょうどゼロになるように形成されることが好ましい。ただし被覆材料２６は、ガードリング２５の外側の範囲内であれば、多少主表面２１Ａ上に乗り上げてもよい。以降の処理については実施の形態１と同様である。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態の半導体装置３には上記のような形状を有する被覆材料２６が形成されている。すなわち導電性接着剤３０のダイボンディングされた領域と、実施の形態１に比べて広い面積で接触するように、被覆材料２６が形成されている。このため熱衝撃試験などの信頼性試験時に一般的に最も応力歪みが加わりやすくなる導電性接着剤３０の平面視における角の部分に接触するように、厚みの大きい被覆材料２６が形成される。

したがって最も応力歪みが大きくなる領域に被覆材料２６が配置された状態となる。あるいはそうならないとしても、少なくとも実施の形態１よりも最も応力歪みの大きい領域に近い位置に被覆材料２６が配置される。したがって実施の形態１よりもいっそう、被覆材料２６のたとえばポリイミド樹脂による応力集中を吸収低減する効果が高められる。このため実施の形態１よりもいっそう、導電性接着剤３０のクラックまたは剥離を抑制できる。つまり上記により、半導体装置３を長寿命化させることができる。

実施の形態４．
本実施の形態で形成される半導体装置の構成は、実施の形態１の半導体装置１の構成と同様であるため、その説明を繰り返さない。ただし本実施の形態においては、半導体素子２１の側面への被覆材料２４の形成工程において実施の形態１と異なる。以下、図１６および図１７を用いて、本実施の形態の半導体素子２１の側面への被覆材料２４の形成工程のうち、実施の形態１と異なるところについて説明する。

図１６は実施の形態４における半導体装置の、実施の形態１での図７に相当するコーティング工程を示す概略断面図である。図１７は実施の形態４における半導体装置の、実施の形態１での図６に相当するエキスパンド工程を示す概略断面図である。図１６および図１７を参照して、本実施の形態においては被覆材料２４の形成工程において、先に被覆材料２４のコーティング工程がなされた後に、ダイシングフィルム８１のエキスパンド工程がなされる。この点において本実施の形態は、ダイシングフィルム８１のエキスパンド工程の後に被覆材料２４のコーティング工程がなされる実施の形態１と、製造工程上の差異を有している。なお図１７の工程の後に、図８と同様にキュア工程および分離工程がなされる。

次に本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態によれば、半導体素子２１の側面上への被覆材料２４のコーティング厚みを、エキスパンド工程前における分離された隣り合う１対の半導体素子２１の間隔以下、すなわちダイシングソー８２の厚み以下とすることができる。これはコーティング時点においてエキスパンドがされておらず、隣り合う１対の半導体素子２１の間隔がダイシングソー８２の厚みとほぼ等しいためである。つまり本実施の形態では、実施の形態１などに比べて被覆材料２４を薄く形成することができる。このため半導体素子２１の側面上の被覆材料２４が過剰に厚くなることにより半導体素子部２０の平面積が過剰に大きくなり半導体装置１の小型化に背反することを抑制できる。

ダイシングソー８２により形成される隣り合う１対の半導体素子２１に挟まれた領域内に、たとえばＸ方向に関して互いに対向する１対の半導体素子２１の側面のそれぞれにコーティングされる。このためエキスパンド工程により１対の当該側面のそれぞれに等しい厚みの被覆材料２４が形成されるよう被覆材料２４が分割されれば、被覆材料２４の厚みはダイシングソー８２の厚みの半分となる。ただしこのような場合に限らず、被覆材料２４が不均等に分割される場合もある。しかしいずれにせよ、各側面に形成される被覆材料２４の厚みは最大でもダイシングソー８２の厚み以下となる。

一般的なダイシングソー８２は厚みが約３０μｍ以上である。このためダイシングソー８２の厚み以下の数値範囲内、具体的にはたとえば１５μｍ以上の範囲内にて、容易にコーティング厚みを制御することができる。

なお半導体素子２１のダイシング工程においてダイシングソー８２を用いる代わりにレーザダイシングまたはプラズマダイシングと呼ばれる手法が用いられてもよい。そのようにすれば、１０μｍ以下のごく薄い範囲内で被覆材料２４の厚みを制御することができる。

次に、以上に述べた各実施の形態に対する参考例について、図１８～図２１を用いて説明する。なお以下では被覆材料２４を形成するわけではなく、その他の方法により導電性接着剤の這い上がりを抑制する例を示している。

図１８は、当該参考例における半導体装置の、実施の形態１での図７に相当するコーティング工程を示す概略断面図である。図１９は、当該参考例における半導体装置の、実施の形態１での図８に相当するキュア工程、分離工程その他を示す概略断面図である。図１８を参照して、図５および図６と同様にダイシング工程およびエキスパンド工程がなされた後、分離された各半導体素子２１の表面すなわち上面および側面上に、樹脂材料８４が塗布される。ここでのコーティング工程で塗布される樹脂材料８４は、最終的に半導体素子２１の側面上に形成されるものではない。このため樹脂材料８４は、静電塗布またはスピンコータを用いた塗布方法により供給されてもよい。なお樹脂材料８４は、後述するキュア工程での加熱により揮発する材料であることが好ましい。

図１９を参照して、樹脂材料８４が塗布された状態で、図８と同様の分離工程により、半導体素子２１がダイシングフィルム８１から分離される。その後、導電性接着剤３０を用いて、半導体素子２１がセラミック基板１０の導体層１２上に接合される。その後、導電性接着剤３０によりセラミック基板１０に接合された半導体素子２１に対しキュア工程がなされる。キュア工程での加熱により樹脂材料８４が揮発する。

図２０は上記図１８および図１９の工程により形成される半導体装置の、図１のＡ－Ａ線に沿う部分の概略断面図である。図２１は図２０中の特に点線で囲まれた領域ＸＸＩの構成を示す概略断面図である。図２０および図２１を参照して、図１８および図１９の工程によれば、最終的に形成される半導体装置４は、基本的に半導体装置１，３と同様であるが、半導体素子２１の側面上に被覆材料２４は形成されていない。導電性接着剤３０は多少半導体素子２１の側面の方に這い上がっているが、半導体素子２１の上側の主表面２１ＡのＺ方向高さ位置にまで達することはない。これは導電性接着剤３０によるセラミック基板１０への半導体素子２１の接合時には半導体素子２１の上面および側面は樹脂材料８４に覆われ保護されていたためである。

以上の工程によれば、細線ワイヤ４１および太線ワイヤ４２のワイヤボンディング工程への悪影響を一切及ぼすことなく、導電性接着剤３０の這い上がりを抑制する効果を十分に奏することができる。

なお図１９において樹脂材料８４を揮発させる際には、加熱によるキュア工程に限らず、たとえばプラズマ処理、ＵＶ処理、レーザ照射などの方法が用いられてもよい。また半導体素子２１の側面上に塗布されていた樹脂材料８４が揮発された状態で導電性接着剤３０による接合がなされる。このため図２０および図２１に示すように、半導体素子２１の側面とこれに対向する導電性接着剤３０の部分との間に少し亀裂が形成されたような形態を有する導電性接着剤３０のフィレットが形成される。

以上の参考例においては、上記のように静電塗布またスピンコータにより保護用の樹脂材料８４が塗布される。このようにすれば均一にかつ、非常に薄く樹脂材料８４を塗布することができる。また樹脂材料８４の塗布工程においては被覆材料２４の塗布工程時のような細かい塗布精度が不要となる。このためディスペンサ装置８３を用いた被覆材料２４の塗布工程に比べて作業時間を大幅に短縮できる。また図２０および図２１に示すように、最終的に半導体装置４に得られる導電性接着剤３０には少し亀裂が形成されたような形態を有する。これにより、当該亀裂による隙間の部分（図２１での半導体素子２１の側面と導電性接着剤３０が上向きに尖った部分との隙間の部分）に封止樹脂６０が食い込むことで、封止樹脂６０が導電性接着剤３０を含む半導体素子部２０全体を保持する力が増加する。このため半導体装置４を長寿命化することもできる。

以上に述べた各実施の形態（に含まれる各例）に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，２，３半導体装置、１０セラミック基板、１１セラミック基材、１１Ａ，１１Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ，８１Ａ，８１Ｂ主表面、１２，１３，９２，９３導体層、２０半導体素子部、２１半導体素子、２２信号電極、２３主電極、２４，２６被覆材料、２５ガードリング、３０導電性接着剤、４１細線ワイヤ、４２太線ワイヤ、５０ケース部、５１ケース本体、５２，１１１外部電極、５２Ａ，５２Ｂ外部ネジ電極、５３外部端子、６０，６１封止樹脂、７０接着剤、８１ダイシングフィルム、８２ダイシングソー、８３ディスペンサ装置、８４樹脂材料、９０金属ベース基板、９１ガラスエポキシ製絶縁層、９４キャビティ、１０１表面電極、１２１ソルダペースト、１３１チップ抵抗、１４１ＰＰＳ製キャップ、１５１シリコーン接着剤。

Claims

回路パターンを有する絶縁基板と、
前記絶縁基板の前記回路パターン上に導電性接着剤により接合された半導体素子とを備え、
前記半導体素子の側面の少なくとも一部は、エポキシ樹脂よりも前記導電性接着剤に対する接着力が低い被覆材料により覆われており、
前記被覆材料が、平面視における前記半導体素子の角部において、前記半導体素子の角部以外の領域よりも２０％以上７０％以下だけ厚く形成されており、
前記被覆材料は、前記半導体素子に接合されたワイヤの接合位置と前記半導体素子の側面との距離が近い側において、前記ワイヤの接合位置と前記半導体素子の側面との距離が遠い側よりも厚く形成されている、半導体装置。
前記被覆材料はポリイミド樹脂である、請求項１に記載の半導体装置。
前記被覆材料は、前記半導体素子の平面視における外周に沿って延びるように、前記半導体素子の側面を覆っている、請求項１または２に記載の半導体装置。
前記被覆材料は前記半導体素子の側面上にて前記絶縁基板側に向かうにつれて、前記半導体素子の主表面に沿う厚みが大きくなっている、請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体装置。
前記被覆材料は少なくとも、前記半導体素子の側面のうち、厚み方向に関して前記絶縁基板と反対側の主表面から前記半導体素子の厚みの半分以上の領域を覆うように形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の半導体装置。
請求項１～５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記絶縁基板の前記回路パターン上に前記導電性接着剤となるべきペーストを挟んで前記半導体素子を配置する工程と、
前記ペーストを加熱により焼結する工程とを備え、
前記ペーストは、溶剤および金属粒子、溶剤および酸化物粒子からなる群から選択されるいずれかである、半導体装置の製造方法。