(57)【要約】【課題】不具合を防止し、製造コストを低減し、プロセスの条件幅を拡大することができる半導体装置の製造方法を得る。【解決手段】絶縁層１の上に第１の電極２と第２の電極３を互いに離間して形成する。金属端子４の超音波接合部５の外周部に金属端子４と同じ材料からなる障壁６を形成する。超音波ツール９を用いて金属端子４の超音波接合部５に加圧力と超音波振動を加えることで金属端子４を第１の電極２に超音波接合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層の上に第１の電極と第２の電極を互いに離間して形成する工程と、
金属端子の超音波接合部の外周部に前記金属端子と同じ材料からなる障壁を形成する工程と、
超音波ツールを用いて前記金属端子の前記超音波接合部に加圧力と超音波振動を加えることで前記金属端子を前記第１の電極に超音波接合する工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記金属端子は、前記超音波接合部を含む先端部と、前記先端部に対して上方に折り曲げられた本体部とを有し、
前記超音波接合部の前記外周部において前記本体部の側には前記障壁を形成しないことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記金属端子の前記先端部の下面は平面であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記障壁の内側面がテーパーであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記障壁の内側面の下側に凹部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記超音波接合部の前記外周部において前記第２の電極の側のみに前記障壁を形成することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属端子を電極に超音波接合する際に、超音波ツールを用いて金属端子に加圧力と超音波振動を加える。金属端子の超音波接合部に金属端子とは線膨張係数の異なる材料を設けた技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）が、製造コストが増加するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１３４５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波接合において超音波振動と加圧力によって金属端子が加工変形する過程で金属屑が生じる。この金属屑が隣接する電極とショートして不具合が生じる場合がある。このため、プロセス完了後に金属屑を除去する作業を追加しなくてはならなかった。また、金属屑の発生を抑制するために、超音波ツールの形状又はプロセス条件等を工夫しなくてはならなかった。このため、製造コストが増加し、プロセスの条件幅が狭くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、不具合を防止し、製造コストを低減し、プロセスの条件幅を拡大することができる半導体装置の製造方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、絶縁層の上に第１の電極と第２の電極を互いに離間して形成する工程と、金属端子の超音波接合部の外周部に前記金属端子と同じ材料からなる障壁を形成する工程と、超音波ツールを用いて前記金属端子の前記超音波接合部に加圧力と超音波振動を加えることで前記金属端子を前記第１の電極に超音波接合する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、金属端子の超音波接合部の外周部に障壁を形成する。この障壁が超音波接合において発生する金属屑を塞き止める。このため、金属屑が隣接する第２の電極とショートして不具合が生じるのを防ぐことができる。これに伴って、第１の電極と第２の電極の距離を小さくすることができるため、半導体装置の小型化を図れる。また、超音波ツールの形状又はプロセス条件等を工夫する必要が無いため、プロセスの条件幅を拡大することができる。また、プロセス完了後に金属屑を除去する作業が不要である。そして、障壁は材料が金属端子と同じであるため、製造が容易である。従って、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す斜視図である。
【図２】図１のＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図３】実施の形態１に係る金属端子を示す斜視図である。
【図４】図１のＩＩＩ−ＩＶに沿った断面図である。
【図５】比較例に係る半導体装置の製造方法により超音波接合する様子を示す断面図である。
【図６】比較例に係る半導体装置の製造方法により超音波接合する様子を示す断面図である。
【図７】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法により金属端子が超音波接合された状態を示す断面図である。
【図８】実施の形態１に係る金属端子の変形例を示す斜視図である。
【図９】実施の形態１に係る金属端子の変形例に超音波ツールを押し当てた状態を示す断面図である。
【図１０】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の変形例により超音波接合された状態を示す断面図である。
【図１１】実施の形態２に係る金属端子を示す斜視図である。
【図１２】実施の形態２に係る金属端子に超音波ツールを押し当てた状態を示す断面図である。
【図１３】実施の形態２に係る半導体装置の製造方法により超音波接合された状態を示す断面図である。
【図１４】実施の形態２に係る金属端子の変形例を示す斜視図である。
【図１５】実施の形態２に係る金属端子の変形例に超音波ツールを押し当てた状態を示す断面図である。
【図１６】実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の変形例により超音波接合された状態を示す断面図である。
【図１７】実施の形態３に係る金属端子を示す斜視図である。
【図１８】実施の形態３に係る金属端子に超音波ツールを押し当てた状態を示す断面図である。
【図１９】実施の形態３に係る半導体装置の製造方法により超音波接合された状態を示す断面図である。
【図２０】実施の形態３に係る金属端子の変形例を示す斜視図である。
【図２１】実施の形態３に係る金属端子の変形例に超音波ツールを押し当てた状態を示す断面図である。
【図２２】実施の形態３に係る半導体装置の製造方法の変形例により超音波接合された状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す斜視図である。図２は、図１のＩ−ＩＩに沿った断面図である。図３は、実施の形態１に係る金属端子を示す斜視図である。図４は、図１のＩＩＩ−ＩＶに沿った断面図である。
【００１１】
まず、絶縁層１の上に第１の電極２と第２の電極３を互いに離間して形成する。ここで、絶縁層１は半導体装置の絶縁基板等であり、第１の電極２と第２の電極３を絶縁する。完成後の半導体装置において第１の電極２と第２の電極３にはそれぞれ独立して電流が流れるため、第１の電極２と第２の電極３は互いに電気的に絶縁されている必要がある。
【００１２】
また、金属端子４の超音波接合部５の外周部に金属端子４と同じ材料からなる障壁６を例えばプレス加工等により形成する。金属端子４は、超音波接合部５を含む先端部７と、先端部７に対して上方に折り曲げられた本体部８とを有する。障壁６は、超音波接合部５の外周部において本体部８の側を除く３方向に形成する。また、障壁６の内側面は、金属端子４の上面に対して垂直である。
【００１３】
次に、超音波ツール９の先端を超音波接合部５の上面に接触させ、超音波ツール９を用いて金属端子４の超音波接合部５に加圧力と超音波振動を加える。これにより、金属端子４を第１の電極２に超音波接合する。超音波振動の方向は一方向でも二方向でもよい。超音波接合部５は、超音波ツール９と障壁６が干渉しないように、超音波ツール９の先端よりも大きくする必要がある。
【００１４】
続いて、本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図５及び図６は、比較例に係る半導体装置の製造方法により超音波接合する様子を示す断面図である。図５に示すように、超音波ツール９を用いて金属端子４の超音波接合部５に加圧力と超音波振動を加えると、金属屑１０が発生する。比較例では金属屑１０を塞き止める障壁６が形成されていない。このため、図６に示すように、金属屑１０が横方向に進展して隣接する第２の電極３とショートして不具合が生じる。
【００１５】
図７は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法により金属端子が超音波接合された状態を示す断面図である。本実施の形態では、金属端子４の超音波接合部５の外周部に障壁６を形成する。この障壁６が超音波接合において発生する金属屑１０を塞き止め、金属屑１０は垂直方向へ成長する。このため、金属屑１０が隣接する第２の電極３とショートして不具合が生じるのを防ぐことができる。これに伴って、第１の電極２と第２の電極３の距離を小さくすることができるため、半導体装置の小型化を図れる。
【００１６】
また、超音波ツール９の形状又はプロセス条件等を工夫する必要が無いため、プロセスの条件幅を拡大することができる。また、プロセス完了後に金属屑１０を除去する作業が不要である。そして、障壁６は、材料が金属端子４と同じであるため、製造が容易である。従って、製造コストを低減することができる。
【００１７】
また、超音波接合部５から金属端子４の本体部８に向かう金属屑１０は本体部８で塞き止められる。従って、超音波接合部５の外周部において本体部８の側には障壁６を設けない。これにより材料費を削減できる。
【００１８】
また、金属端子４は先端部７と本体部８の間で折り曲げられ、この折り曲げ部では金属端子４の下面は傾斜部になっている。一方、金属端子４の先端部７の下面は金属端子４の最先端まで平面である。これにより、金属端子４と第１の電極２の接触面積が大きくなるため、接合強度を向上することができる。
【００１９】
図８は、実施の形態１に係る金属端子の変形例を示す斜視図である。図９は、実施の形態１に係る金属端子の変形例に超音波ツールを押し当てた状態を示す断面図である。図１０は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の変形例により超音波接合された状態を示す断面図である。超音波接合部５の外周部において第２の電極３の側のみに障壁６を形成する。このように障壁６の数を必要最低限にすることで材料費を削減できる。その他の構成及び効果は実施の形態２と同様である。なお、金属端子４に対して２方向に第２の電極３が設けられている場合は、超音波接合部５の外周部においてそれらの第２の電極３の側の２辺のみに障壁６を形成する。
【００２０】
実施の形態２．
図１１は、実施の形態２に係る金属端子を示す斜視図である。図１２は、実施の形態２に係る金属端子に超音波ツールを押し当てた状態を示す断面図である。図１３は、実施の形態２に係る半導体装置の製造方法により金属端子が超音波接合された状態を示す断面図である。
【００２１】
本実施の形態では障壁６の内側面がテーパーである。これにより、発生した金属屑１０が第２の電極３に対して斜め上方向へ進むため、金属屑１０が隣接する第２の電極３とショートするのを防ぐことができる。また、障壁６の内側面が垂直の場合に限らないことで、障壁６を形成する手法の選択枝が増える。
【００２２】
図１４は、実施の形態２に係る金属端子の変形例を示す斜視図である。図１５は、実施の形態２に係る金属端子の変形例に超音波ツールを押し当てた状態を示す断面図である。図１６は、実施の形態２に係る半導体装置の製造方法の変形例により超音波接合された状態を示す断面図である。超音波接合部５の外周部において第２の電極３の側のみに障壁６を形成する。このように障壁６の数を必要最低限にすることで材料費を削減できる。その他の構成及び効果は実施の形態２と同様である。なお、金属端子４に対して２方向に第２の電極３が設けられている場合は、超音波接合部５の外周部においてそれらの第２の電極３の側の２辺のみに障壁６を形成する。
【００２３】
実施の形態３．
図１７は、実施の形態３に係る金属端子を示す斜視図である。図１８は、実施の形態３に係る金属端子に超音波ツールを押し当てた状態を示す断面図である。図１９は、実施の形態３に係る半導体装置の製造方法により金属端子が超音波接合された状態を示す断面図である。
【００２４】
本実施の形態では障壁６の内側面の下側に凹部１１が設けられ、内側面がコの字型になっている。これにより、発生した金属屑１０が障壁６の内側面の凹部１１の内壁に沿って進展し、超音波接合部５の方向に戻る。このため、金属屑１０が隣接する第２の電極３とショートするのを防ぐことができる。その他の構成及び効果は実施の形態１と同様である。
【００２５】
図２０は、実施の形態３に係る金属端子の変形例を示す斜視図である。図２１は、実施の形態３に係る金属端子の変形例に超音波ツールを押し当てた状態を示す断面図である。図２２は、実施の形態３に係る半導体装置の製造方法の変形例により超音波接合された状態を示す断面図である。超音波接合部５の外周部において第２の電極３の側のみに障壁６を形成する。このように障壁６の数を必要最低限にすることで材料費を削減できる。その他の構成及び効果は実施の形態３と同様である。なお、金属端子４に対して２方向に第２の電極３が設けられている場合は、超音波接合部５の外周部においてそれらの第２の電極３の側の２辺のみに障壁６を形成する。
【符号の説明】
【００２６】
１  絶縁層、２  第１の電極、３  第２の電極、４  金属端子、５  超音波接合部、６  障壁、７  先端部、８  本体部、９  超音波ツール、１１  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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