(57)【要約】【課題】パワーサイクルによる劣化に対する耐性が向上された半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置は、支持基体１０と、支持基体１０の上面に支持された半導体ダイ２０と、支持基体１０と半導体ダイ２０の間に配置されて支持基体１０の上面の金属部分と半導体ダイ２０の下面の金属部分に接合する、延性を有する金属材料のダイアタッチ３０と、支持基体１０と電気的に絶縁して配置されたリード端子４０と、半導体ダイ２０の上面に配置された上面電極の金属部分とリード端子４０を電気的に接続する、少なくとも上面電極と接続する箇所が金属部分であるインターコネクト配線５０とを構成部材として備える。構成部材の相互が接合されたそれぞれの接合箇所における金属部分が、材料本来の延性と同等の延性を有する延性領域である。【選択図】図１
2020136331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基体と、
前記支持基体の上面に支持された半導体ダイと、
前記支持基体と前記半導体ダイの間に配置されて前記支持基体の上面の金属部分と前記半導体ダイの下面の金属部分に接合する、延性を有する金属材料のダイアタッチと、
前記支持基体と電気的に絶縁して配置されたリード端子と、
前記半導体ダイの上面に配置された上面電極の金属部分と前記リード端子を電気的に接続する、少なくとも前記上面電極と接続する箇所が金属部分であるインターコネクト配線と
を構成部材として備え、
前記構成部材の相互が接合されたそれぞれの接合箇所における金属部分が、材料本来の延性と同等の延性を有する延性領域であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記延性領域が、前記ダイアタッチと前記支持基体の接合箇所における金属部分、前記ダイアタッチと前記半導体ダイの接合箇所における金属部分、前記半導体ダイと前記インターコネクト配線の接合箇所における金属部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記インターコネクト配線が、前記半導体ダイの前記上面電極の金属部分と接合するインターコネクトダイアタッチを有し、
前記インターコネクトダイアタッチが延性を有し、
前記インターコネクト配線の前記インターコネクトダイアタッチに連結する金属部分が前記延性領域である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体ダイの前記上面電極の材料がＣｕまたはＡｌであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記支持基体が、Ｃｕ板、Ａｌ板、ＣｕまたはＡｌを主材料とする合金板、若しくはこれら材料の間に他の金属材料を挟持したクラッド材板のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記ダイアタッチ及び前記インターコネクトダイアタッチが、耐熱温度が２００℃以上の耐熱接合材であって、高温鉛はんだ、Ｐｂフリーはんだ、焼結ナノＣｕ粉末、焼結ナノＡｇ粉末、共晶Ｚｎ−Ａｌはんだ、共晶Ａｕ−Ｇｅはんだ、及び、共晶Ａｕ−Ｓｎはんだから選択されることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記インターコネクト配線が、ＣｕまたはＡｌを基材とするボンディングワイヤ、若しくはＣｕまたはＡｌを外皮とする金属線からなるグラッドボンディングワイヤから選択されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記インターコネクト配線が、Ｃｕを主材料とするクリップ、またはＣｕ板とＣｕ板の間に他の金属材料を挟持したクラッドクリップのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記半導体ダイの前記上面電極の材料と、前記インターコネクト配線の前記上面電極と接合する部分の材料が同一であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項１０】
支持基体の上面の金属部分と半導体ダイの下面の金属部分を、金属材料のダイアタッチを介して接合するダイアタッチ形成工程と、
前記半導体ダイの上面に配置された上面電極の金属部分とリード端子を、少なくとも前記上面電極と接続する箇所が金属部分であるインターコネクト配線によって接合するインターコネクト形成工程と、
前記ダイアタッチと前記支持基体の接合箇所における金属部分、前記ダイアタッチと前記半導体ダイの接合箇所における金属部分、及び、前記半導体ダイと前記インターコネクト配線の接合箇所における金属部分の延性を回復させ、且つ、前記ダイアタッチの延性を増進させる延性促進アニール工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記ダイアタッチ形成工程及び前記インターコネクト形成工程が終了した後に、前記延性促進アニール工程を実施することを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記延性促進アニール工程を、１５０℃以上の熱処理温度で行うことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記延性促進アニール工程の熱処理温度が、製造する半導体装置に設定された許容最大保存温度を超えない温度であることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記延性促進アニール工程において、前記熱処理温度での熱処理時間が２時間乃至２５時間であることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記熱処理温度で実施する熱処理の時間を変化させたパワーサイクル試験を行ってパワーサイクル耐性を実験的に求め、前記熱処理の時間と前記パワーサイクル耐性との関係を用いて、前記パワーサイクル耐性が最大である前記熱処理の時間を前記熱処理時間に設定することを特徴とする請求項１４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、半導体ダイを支持基体に搭載した半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、電力を負荷に送出するときに発熱して温度が上昇し、電力の送出を停止すると温度が下降する温度サイクル（以下において「パワーサイクル」という。）を繰り返す。ここで、ディスクリート半導体装置のみならず、複数の半導体ダイやその他の部材が複合実装された半導体モジュールも半導体装置に含まれるものとする。半導体装置は熱膨張率やヤング率が異なる部材を接合して形成されているため、パワーサイクルの繰り返しによって、結合されている構成部材が不自然な機械的変形（歪み）を起こし、構造力学的弱点部において疲労が徐々に進む。ここで、「構造力学的弱点部」とは、半導体ダイを支持基体にダイアタッチした部分（ダイアタッチ部）やボンディングワイヤなどにより接合された部分（インターコネクト接合部）などである。
【０００３】
構造力学的弱点部において亀裂が起こるなどして劣化が進行して、最終的には半導体装置が故障に至る。このため、半導体装置では、製品寿命を延ばすためにパワーサイクルの繰り返しに起因する劣化に対する耐性（パワーサイクル耐性）を向上させることが、永続的な取り組みが必要な課題になっている。特に電力の制御に用いられるパワー半導体装置などでは、この課題は重要である。
【０００４】
上記の課題に対して、硬質樹脂（例えばエポキシ樹脂）で半導体装置を封止して硬質樹脂内部の構成部材を拘束し、構成部材の熱変形を抑え込む方法（以下、「樹脂拘束技術」という。）が用いられている（特許文献１、２参照。）。樹脂拘束技術では、構成部材の熱変形を抑制することにより、半導体装置のパワーサイクル耐性の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１７９５３８号公報
【特許文献２】特開２０１４−１８７０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、半導体装置の更なるパワーサイクル耐性の向上が望まれている。また、硬質樹脂以外の材料によって封止された、上記の樹脂拘束技術を適用することができない半導体装置についても、パワーサイクル耐性の向上が望まれている。例えば、シリコーンゲルや有機油で封止されたケース型半導体モジュールや不活性ガスで封止されたハーメチック半導体装置などでは、樹脂拘束技術を適用できない。
【０００７】
本発明の目的は、パワーサイクルによる劣化に対する耐性が向上された半導体装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法は、半導体装置の構成部材の相互が接合されたそれぞれの接合箇所の金属部分が、金属部分の材料本来の延性と同等の延性を有することを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、パワーサイクルによる劣化に対する耐性が向上された半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である（その１）。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である（その２）。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である（その３）。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である（その４）。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である（その５）。
【図８】熱処理時間とパワーサイクル耐性の関係を示すグラフである。
【図９】本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第１の実施形態の第３変形例に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本発明の第１の実施形態の第４変形例に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本発明の第１の実施形態の第５変形例に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である（その１）。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である（その２）。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である（その３）。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である（その４）。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である（その５）。
【図２１】本発明のその他の実施形態に係る半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を参照して実施形態及びその変形例を説明する。ただし、以下の図面では、理解を容易にするために、厚さと平面寸法との関係や各層の厚さの比率などは誇張して描いている。また原則として同一部材には同一符号を付して再度の説明は省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る半導体装置は、硬質樹脂で構成部材が封止されている。図１を参照して、第１の実施形態に係る半導体装置の構成を説明する。
【００１３】
図１に示す第１の実施形態に係る半導体装置１は、支持基体１０と、支持基体１０の上面に支持された半導体ダイ２０と、支持基体１０と半導体ダイ２０の間に配置されて、支持基体１０に半導体ダイ２０を固定するダイアタッチ３０を備える。ダイアタッチ３０は、延性を有する金属材料であり、支持基体１０の上面の金属部分と半導体ダイ２０の下面の金属部分に接合している。ここで、「延性を有する」とは、材料本来の延性と同等の延性を有するか、少なくとも材料本来の延性の８０％以上の延性を有することをいう。
【００１４】
更に、半導体装置１は、支持基体１０と電気的に絶縁して配置されたリード端子４０と、リード端子４０の金属部分と半導体ダイ２０の上面に配置された上面電極（図示略）の金属部分を電気的に接続するインターコネクト配線５０を備える。インターコネクト配線５０は、少なくとも半導体ダイ２０の上面電極と接続する箇所、及びリード端子４０と接続する箇所が金属部分である。
【００１５】
図１に示したリード端子４０は、一方の端部が支持基体１０と接続する第１リード端子４１、インターコネクト配線５０が接合されたリードパッド４３、一方の端部がリードパッド４３に接続する第２リード端子４２を有する。リードパッド４３の、少なくともインターコネクト配線５０と接合する箇所が金属部分である。
【００１６】
更に、半導体装置１は、第１リード端子４１及び第２リード端子４２の他方の端部と、支持基体１０の下面とを除いて、半導体装置１の構成部材を封止する硬質樹脂７０を備える。以下において、第１リード端子４１と第２リード端子４２の、硬質樹脂７０の外側に露出している部分を「アウターリード」、硬質樹脂７０に封止されている部分を「インナーリード」という。
【００１７】
上記のように、ダイアタッチ３０と支持基体１０及び半導体ダイ２０それぞれとの接合箇所、インターコネクト配線５０と半導体ダイ２０及びリード端子４０それぞれとの接合箇所において、構成部材が金属部分である。半導体装置１では、構成部材の相互が接合されたそれぞれの接合箇所の金属部分が、金属部分の材料本来の延性と同等の一定の延性を有する領域（以下、「延性領域」という。）である。つまり、半導体装置１のダイアタッチ部やインターコネクト接合部などの接合箇所は延性領域である。このため、半導体装置が熱膨張率やヤング率などが異なる構成部材を接合して構成されていても、パワーサイクルの繰り返しによる接合箇所の劣化が抑制される。即ち、パワーサイクルの繰り返しによっても接合箇所が劣化しない程度に、接合箇所の金属部分の延性が確保されている。
【００１８】
半導体装置１では、後述する製造方法に含まれる延性促進アニール工程によって、支持基体１０、半導体ダイ２０及びインターコネクト配線５０の上記の接合箇所の金属部分の延性が、材料本来の延性と同等まで回復する。少なくとも、金属部分の延性が材料本来の延性の９０％以上、少なくとも８０％以上に回復するように、延性促進アニール工程が実施される。また、延性促進アニール工程によって、ダイアタッチ３０の延性が増進される。
【００１９】
支持基体１０に搭載される半導体ダイ２０の個数は、１個でも複数でもよい。半導体ダイ２０は、例えば、ＰＮダイオード、ショットキーダイオードなどの２端子整流素子であってもよいし、３端子スイッチング素子であってもよい。３端子スイッチング素子は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタ）やＩＧＢＴ（絶縁ゲート双極トランジスタ）、ＢＪＴ（双極接合トランジスタ）、ＪＦＥＴ（接合ゲートトランジスタ）、ＭＥＳＦＥＴ（金属−半導体電界効果トランジスタ）、ＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）などである。また、半導体ダイ２０の主材料は、シリコン（Ｓｉ）や炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）など、どのような材料であってもよい。
【００２０】
なお、実施形態の説明では、半導体ダイ２０の主面のうち、支持基体１０に対向する主面を「下面」、この下面の反対側の主面を「上面」としている。半導体ダイ２０の上面に配置される上面電極（例えば、ソース、エミッタ、アノード、ゲート、ベースなど）は、金属材料を用いた電極である。上面電極の材料は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などである。上面電極とインターコネクト配線５０との接続がはんだで行われる場合は、Ａｌの上面電極の表面にニッケル（Ｎｉ）めっきを施してもよい。
【００２１】
一方、半導体ダイ２０の下面に配置される下面電極は、ダイアタッチ３０の形成に適したチタン（Ｔｉ）／Ｎｉ／金（Ａｕ）やＴｉ／Ｎｉ／銀（Ａｇ）などの金属積層膜でメタライズされていてもよい。
【００２２】
図１に示した支持基体１０は、半導体ダイ２０の下面電極と電気的に接続する下部配線の機能と、半導体ダイ２０で発生する熱を外部に放出する放熱板の機能を兼ね備えている。支持基体１０には、Ｃｕ板、Ａｌ板、ＣｕまたはＡｌを主材料とする合金板、これら材料の間に他の金属材料を挟持したクラッド材板などを選択することができる。クラッド材板は、例えばモリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）をＣｕ板やＡｌ板で挟持した構成が可能である。この構成により、Ｃｕ板やＡｌ板の熱膨張による変形を抑制できる。
【００２３】
支持基体１０の半導体ダイ２０と対向する上面には、必要に応じてＮｉやＡｕ、Ａｇなどでめっきする。支持基体１０の少なくともダイアタッチ３０と接触する金属部分の表層には、延性促進アニール工程によって延性を回復させた再結晶化層が形成されている。延性促進アニール工程によって支持基体１０の上面の表層に延性を発現させて再結晶化層とする方法は、後述する製造方法で説明する。
【００２４】
ダイアタッチ３０は、１）半導体ダイ２０を支持基体１０に固定する機能、２）半導体ダイ２０の下面電極（例えば、ドレイン、カソード、コレクタなど）を支持基体１０と低い抵抗で電気的に接触させる機能、３）通電によって半導体ダイ２０で発生した熱を支持基体１０に放熱する機能を有する。更に、第１の実施形態に係る半導体装置においては、ダイアタッチ３０は、４）パワーサイクルによるストレスをダイアタッチ３０の延性によって吸収する機能、を備えている。ダイアタッチ３０の延性は、延性促進アニール工程によって増進される。
【００２５】
ダイアタッチ３０の材料は、少なくとも２００℃以上の温度までダイアタッチ３０が上昇しても変形したり上記の機能を喪失したりしない耐熱接合材が好適である。例えば、高温鉛はんだ（１０Ｓｎ−Ｐｂなど）やＰｂフリーはんだ（Ｓｎ−３Ａｇ−０．７Ｃｕなど）、焼結ナノＣｕ粉末、焼結ナノＡｇ粉末、共晶Ｚｎ−Ａｌはんだ、共晶Ａｕ−Ｇｅはんだ、共晶Ａｕ−Ｓｎはんだなどがダイアタッチ３０の材料に選択される。延性促進アニール工程によって、ダイアタッチ３０は、ダイアタッチ３０の材料本来の延性を有するようになる。
【００２６】
リードパッド４３は、ＣｕまたはＡｌの個片のほか、ＣｕまたはＡｌを主材料とする合金個片、これら材料の間に他の金属材料を挟持したクラッド材の個片などから適宜選択することができる。インターコネクト配線５０と接合するリードパッド４３の上面は、必要に応じてＮｉやＡｕ、Ａｇなどでめっきを施してもよい。
【００２７】
インターコネクト配線５０は、例えばＣｕまたはＡｌを基材とするボンディングワイヤ（またはボンディングリボン）である。若しくは、インターコネクト配線５０は、ＣｕまたはＡｌを外皮とする金属線からなるグラッドボンディングワイヤでもよい。超音波衝撃によってボンディングワイヤが半導体ダイ２０の上面電極とリードパッド４３それぞれに接合されて、半導体ダイ２０の上面電極とリードパッド４３が結線される。なお、半導体ダイ２０の上面電極の材料と、半導体ダイ２０の上面電極と接合するインターコネクト配線５０の部分の材料が同一であることが好ましい。
【００２８】
このとき、超音波衝撃によって、半導体ダイ２０の上面電極及びリードパッド４３とインターコネクト配線５０との接合箇所が硬化する。しかし、製造方法において後述するように、実施形態に係る半導体装置では、硬化した接合箇所の延性が意図的に回復される。
【００２９】
第１リード端子４１及び第２リード端子４２には、ＣｕまたはＡｌの個片のほか、これらの材料を主材料とする合金個片、これらの材料の間に他の金属材料を挟持したクラッド材の個片を選択できる。なお、リードパッド４３を独立して配置する必要がない場合は、図１に示すようにリードパッド４３と第２リード端子４２を一体化した構成としてもよい。
【００３０】
硬質樹脂７０は、例えば熱硬化性のエポキシ樹脂またはイミド樹脂などを主原料として、この主原料にシリカやアルミナなどの無機フィラーを加えた封止剤を、モールド成型あるいはポッティング／硬化成型して形成する。硬質樹脂７０のガラス転移温度は、少なくとも１７５℃以上、望ましくは２００℃以上であることが好ましい。これは、延性促進アニール工程によって硬質樹脂７０がガラス転移しないようにするためである。
【００３１】
以下に、図２に示すフローチャート、図３〜図７に示す断面図を参照して、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。なお、以下の説明や参照する図面において、構成部材の符号の後に記号「Ｂ」を付しているのは、それぞれの構成部材の物性（ここでは延性）が半導体装置１の完成した状態の物性に至っていないことを明示するためである。即ち、パワーサイクルの繰り返しによっても接合箇所が劣化しない程度に接合箇所の金属部分の延性が確保されていない構成部材、つまり延性が不十分な構成部材について、符号の後に記号「Ｂ」を付している。更に、以下の説明では、区別しやすくするために、接合箇所の延性が回復していない構成部材や接合箇所の延性が増進されていない構成部材の名称に「硬性」を付加している。
【００３２】
はじめに、図２に示すステップＳ１の準備工程を実施する。この準備工程では、図３に示すような硬性支持基体１０Ｂ、第１リード端子４１、硬性リードパッド４３Ｂ及び第２リード端子４２が一体成型されているリードフレーム１００を用意する。後述のトリム工程まで、第１リード端子４１と第２リード端子４２は、アウターリードの外周に接続したタイバー（不図示）を介してリードフレーム１００として一体化されている。
【００３３】
リードフレーム１００は、圧延、切削、打抜き、ブラストなどの加工を組み合わせて製造される。このため、硬性支持基体１０Ｂ及び硬性リードパッド４３Ｂの上面は加工損傷による硬化がおきている。即ち、リードフレーム１００の材料本来の延性よりも、硬性支持基体１０Ｂ及び硬性リードパッド４３Ｂの上面の延性が低下している。以下において、材料本来の物性よりも延性が低い層を「硬質層」という。
【００３４】
次に、図２に示すステップＳ２のダイアタッチ形成工程を実施する。即ち、リードフレーム１００の表面を十分に洗浄して、硬性支持基体１０Ｂの所定の位置に所定の量の硬性ダイアタッチ３０Ｂの材料（はんだや焼結金属粉）を載置する。硬性ダイアタッチ３０Ｂの材料の形態がペースト状であるときは、印刷または射出の手段で材料を硬性支持基体１０Ｂに載置した後、必要に応じて乾燥する。
【００３５】
続いて、硬性ダイアタッチ３０Ｂの上に半導体ダイ２０を載せ、所定の温度まで加熱する。これにより、図４に示すように、半導体ダイ２０が硬性支持基体１０Ｂに固定される。このとき、必要であれば半導体ダイ２０に上方から荷重を掛けてもよい。硬性ダイアタッチ３０Ｂがはんだ（例えば１０Ｓｎ−Ｐｂ）の場合には、ボイドの発生を抑制するために真空リフロー法でダイアタッチ形成工程を実施するのが好ましい。
【００３６】
このダイアタッチ形成工程においては、短時間に加熱処理と降温処理が行われる。このため、硬性ダイアタッチ３０Ｂの材料の結晶粒は一般に細かく、且つ、粒内には転位を多数含んだものとなる。つまり、硬性ダイアタッチ３０Ｂは、材料本来の延性が低下した状態（硬く脆い状態）になっている。このように、硬性ダイアタッチ３０Ｂの全体が、材料本来の物性よりも延性が低い硬質層である。
【００３７】
次に、図２に示すステップＳ３のインターコネクト形成工程を実施する。即ち、半導体ダイ２０の上面電極と硬性リードパッド４３Ｂの間をインターコネクト配線５０により電気的に接続する。ここでは、インターコネクト配線５０の材料がＡｌまたはＣｕの太線ボンディングワイヤである例で説明し、半導体ダイ２０の上面電極と硬性リードパッド４３Ｂとの結線は周知の超音波ウエッジボンダを用いて行う。このボンディングワイヤには、半導体ダイ２０の上面電極がＡｌ電極である場合はＡｌワイヤを用いるのが好ましく、上面電極がＣｕ電極である場合はＣｕワイヤを用いるのが好ましい。これにより、半導体ダイ２０の上面電極とインターコネクト配線５０を良好に接合することができる。例えば、ファーストボンドを半導体ダイ２０の上面電極とし、セカンドボンドを硬性リードパッド４３Ｂとして、半導体ダイ２０の上面電極と硬性リードパッド４３Ｂを結線する。
【００３８】
図５は、上記のインターコネクト形成工程が終了したときの状態を示している。超音波ウエッジボンダは、ウエッジでワイヤを接合箇所に押し当て、超音波振動でワイヤを摺動させながら接合する方法である。このため、接合箇所付近に加工硬化が強く起き易く、接合箇所を挟んで、半導体ダイ２０の上面電極や硬性リードパッド４３Ｂの上面にも、インターコネクト配線５０の接合面にも、硬く脆い硬質層が形成される。このため、図５では、半導体ダイ２０について硬性半導体ダイ２０Ｂとして図示し、インターコネクト配線５０について硬性インターコネクト配線５０Ｂとして図示している。
【００３９】
次に、図２に示すステップＳ４の樹脂封止工程を実施する。即ち、図５に示すように構成した構造体を、専用の金型に入れる。そして、金型に熱硬化性の硬質樹脂７０を注入し、所定の条件でトランスファモールド成形を行う。これにより、図６に示すように、第１リード端子４１及び第２リード端子４２のアウターリードと支持基体１０の下面を除いて、半導体装置１の構成部材が硬質樹脂７０により封止される。
【００４０】
次に、図２に示すステップＳ５のトリム／フォーム／外装処理工程を実施する。即ち、レーザカッターなどを用いて、アウターリードをリードフレーム１００のタイバーから切り離し、図７に示す硬性半導体装置１Ｂとして個片化（トリム）とする。この後、必要に応じて、アウターリードを折り曲げ加工（フォーム）したり、硬質樹脂７０から露出しているアウターリードや硬性支持基体１０Ｂの下面をめっきしたり（外装処理）する。リードフレーム１００から切り離された第１リード端子４１及び第２リード端子４２は、完成後の形状になっている。
【００４１】
樹脂拘束技術を用いて製造されたディスクリート半導体装置は、硬質層を有する図７に示した半導体装置（以下、「硬性半導体装置１Ｂ」という。）に相当する構成を有する。このため、以下の説明において、図７に示した硬性半導体装置１Ｂを、第１の実施形態に係る半導体装置１と対比させる比較例に使用する。
【００４２】
上記のトリム／フォーム／外装処理工程が終了した後、図２に示すステップＳ６の延性促進アニール工程を実施する。例えば、硬性半導体装置１Ｂをオーブンに収納し、少なくとも１５０℃以上の熱処理温度ＴＡＮＬで、２時間以上の熱処理時間ｔＡＮＬをかけて延性促進アニール工程の熱処理を行う。
【００４３】
延性促進アニール工程での熱処理によって、接合箇所の金属部分それぞれに形成された硬質層が再結晶化される。即ち、硬性支持基体１０Ｂ、硬性半導体ダイ２０Ｂの上面電極、硬性リードパッド４３Ｂ及び硬性インターコネクト配線５０Ｂのそれぞれの硬質層が、延性を回復させた再結晶化層に変化する。また、硬性ダイアタッチ３０Ｂの延性が増進される。このように、延性促進アニール工程によって、半導体装置１の接合箇所の金属部分が、金属部分の材料本来の延性と同等の延性を有する延性領域となる。少なくとも、金属部分の延性を材料本来の延性の９０％以上、少なくとも８０％以上に回復或いは増進させることが好ましい。
【００４４】
なお、延性促進アニール工程の熱処理の後、熱処理温度ＴＡＮＬから１時間以上の時間をかけて徐々に冷却することが好ましい。これは、急速に冷却した場合に、金属部分の再結晶化が不十分になる可能性があるためである。以上により、第１の実施形態に係る半導体装置１が完成する。なお、延性促進アニール工程での熱処理は、オーブンの替わりにホットプレートや赤外線輻射などの手段を用いて実施してもよい。
【００４５】
延性促進アニール工程の熱処理における熱処理時間ｔＡＮＬは、熱処理温度ＴＡＮＬを上げることによって短縮することができる。許容最大保存温度ＴＳＴＲを規定している半導体装置であれば、工程時間を短縮する観点、及び、品質保全の観点から、許容最大保存温度ＴＳＴＲに近い熱処理時間ｔＡＮＬで延性促進アニール工程を実施するのが好ましい。ＴＳＴＲ＝１７５℃の硬性半導体装置１Ｂを用いて本発明者らが実験を行ったところによると、ＴＡＮＬ＝１７５℃で熱処理を実施したときに硬質層の再結晶化に要する熱処理時間ｔＡＮＬは２時間〜２５時間程度であった。
【００４６】
なお、ガラス転移温度が高い高耐熱の骨格構造を有する樹脂を基材にした硬質樹脂７０を採用するなどして許容最大保存温度ＴＳＴＲを上げることができれば（例えば２００℃）、熱処理時間ｔＡＮＬを大幅に短縮することができる。
【００４７】
［第１の実施形態による作用と効果］
以下に、第１の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法によって得られる作用及び効果を、樹脂拘束技術と対比させて説明する。ここで樹脂拘束技術を用いた比較例は、図７に示した硬性半導体装置１Ｂとする。広く用いられているディスクリート半導体装置の構成は、実質的に硬性半導体装置１Ｂの構成と同等である。
【００４８】
一般的に、半導体装置は、図１や図７に示すように、ダイアタッチ部やインターコネクト接合部などの接合箇所において、熱膨張率やヤング率が異なる部材を結合して構成されている。このため、負荷電流の通電／停止によるパワーサイクルが起こると、接合箇所で束縛された構成部材それぞれが、熱膨張率差によって生じた熱応力によって、不自然且つ強制的な機械的伸縮を起こす。こうしたパワーサイクルに起因する機械的伸縮が何万回、何十万回と繰り返されると、接合箇所付近の構成部材の一方または両方に硬化が起こり、疲労が徐々に蓄積して、やがて亀裂が発生する。この亀裂が接合面に平行に進展して、最終局面においては半導体ダイのリフトオフによるダイアタッチ断線、ボンディングワイヤのリフトオフや破断あるいは焼損による断線などの致命的な事象に至る。これが広く認識されているパワーサイクルによる劣化（以下、「パワーサイクル劣化」）のメカニズムである。
【００４９】
樹脂拘束技術を用いた硬性半導体装置１Ｂは、完成した状態で、硬性ダイアタッチ３０Ｂが、リフロー時間の不足や急冷によって硬化が進んだ状態、即ち、延性が低下した状態である。また、硬性ダイアタッチ３０Ｂの下方の硬性支持基体１０Ｂの上面、硬性半導体ダイ２０Ｂの上面電極の表面、硬性リードパッド４３Ｂの表面は、接合前や接合中の加工損傷によって、硬化が進んだ状態である。これは、上記のパワーサイクル劣化のメカニズムに照らして、「樹脂拘束技術を用いた硬性半導体装置１Ｂの接合箇所は、完成した時点で実効的にパワーサイクル劣化が進行している状態である。」と解釈することが可能である。
【００５０】
本発明者らは上記の知見に基づき、樹脂拘束技術を用いた硬性半導体装置１Ｂの硬化が進んだ接合箇所を熱処理（アニール）によって軟化させ、材料本来に近いレベルまで延性を向上させることにより、パワーサイクル耐性が向上することを見出した。本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、以下の実験結果を得た。この実験結果を参照して、実施形態に係る半導体装置及び製造方法の効果を説明する。
【００５１】
図１に示した第１の実施形態に係る半導体装置１及び図７に示した硬性半導体装置１Ｂの構成をそれぞれ有する複数の半導体装置サンプルを用意し、パワーサイクル試験を行った。硬性半導体ダイ２０Ｂ及び半導体ダイ２０には、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴダイを用いた。実装に用いたパッケージは、公知のトランスファモールド樹脂封止ＴＯ−２４７規格パッケージである。半導体装置１と硬性半導体装置１Ｂの製造方法の違いは、上記の延性促進アニール工程を実施したか否かである。
【００５２】
半導体装置サンプルは、許容最大保存温度ＴＳＴＲが１７５℃を満たすように設計されたものを使用した。このため、延性促進アニール工程の熱処理温度ＴＡＮＬを１７５℃とした。
【００５３】
パワーサイクル試験は、以下の条件で行った：
ヒートシンク温度＝２０℃、
１サイクル通電時間＝１秒、
１サイクル遮断時間＝１１秒
（１サイクル＝１２秒）
パワーサイクル試験において半導体装置サンプルに流すストレス電流の電流値Ｉｐは、半導体装置サンプルの最大定格電流とした。パワーサイクル試験では、試験の初期段階（５００サイクル以内）においてＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴダイのジャンクション温度Ｔｊの上昇がΔＴｊ＝１３０℃になるように、ストレス電流の電流値Ｉｐを調節する。そして、半導体装置サンプルが故障するまで電流値Ｉｐを不変（一定）とした。
【００５４】
パワーサイクル試験での製品寿命の判定条件は、ストレス電流を流すドレイン−ソース電圧Ｖｐｓが、ジャンクション温度Ｔｊの上昇を調節した後の値に対して５％上昇した場合と定義した。ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴダイのジャンクション温度Ｔｊの測定には、ＭＯＳＦＥＴのボディーダイオードの温度特性を利用した。
【００５５】
図８に、パワーサイクル試験での製品寿命に至るサイクル数をパワーサイクル耐性として、半導体装置サンプルの熱処理時間ｔＡＮＬとパワーサイクル耐性との関係を示した。図８では、半導体装置１について、パラメータとして延性促進アニール工程の熱処理時間ｔＡＮＬを２５時間から２００時間まで変化させている。図８に示したグラフにおいて、熱処理時間ｔＡＮＬがゼロ時間のパワーサイクル耐性が、硬性半導体装置１Ｂのパワーサイクル耐性に相当する。なお、各時間の半導体装置サンプルの個数は少なくとも３個であり、各時間の半導体装置サンプルの寿命の中央値が図８にプロットされている。
【００５６】
図８に示すように、半導体装置１は、熱処理時間ｔＡＮＬが２５時間の延性促進アニール工程において、硬性半導体装置１Ｂに対して約３倍にもなる大幅な寿命延長を達成している。即ち、第１の実施形態によれば、パワーサイクル耐性を大きく向上させる効果を奏する。
【００５７】
また、図８に示すように、延性促進アニール工程の熱処理時間ｔＡＮＬが２５時間以上の領域では、パワーサイクル耐性は低下するが、その低下の程度は、少なくとも２００時間までは極めて緩慢である。即ち、延性促進アニール工程は、熱処理時間ｔＡＮＬのプロセスマージンを大きく取れる、という大量製造上好ましい性質を備える。
【００５８】
延性促進アニール工程による効果を奏する最短の熱処理時間ｔＡＮＬを確認するために、半導体装置サンプルの個数を１個に減らし、ｔＡＮＬ＜２５時間としたときのパワーサイクル耐性を評価した。その結果、延性促進アニール工程の効果の発現までに約２時間の潜伏期間があり、熱処理時間ｔＡＮＬがこの潜伏期間を超えるとパワーサイクル耐性が急速に伸び、ｔＡＮＬ＝５時間〜１０時間でほぼｔＡＮＬ＝２５時間の寿命に達することが判明した。
【００５９】
従って、第１の実施形態に係る半導体装置１は、延性促進アニール工程の熱処理時間ｔＡＮＬを少なくとも２時間以上、望ましくは１０時間以上実施して製造されることが好ましい。このように、熱処理の時間を変化させたパワーサイクル試験を行ってパワーサイクル耐性を実験的に求め、熱処理の時間とパワーサイクル耐性との関係を用いて、パワーサイクル耐性が最大である熱処理の時間を熱処理時間ｔＡＮＬに設定してもよい。
【００６０】
以上に説明したように、第１の実施形態に係る半導体装置１及びその製造方法によれば、半導体装置１の構成部材の相互が接合されたそれぞれの接合箇所の金属部分が、金属部分の材料本来の延性と同等の延性を有する。これにより、パワーサイクルによる劣化に対する耐性が向上された半導体装置及びその製造方法を提供することができる。
【００６１】
＜第１変形例＞
図１の半導体装置１の支持基体１０は金属板単体であったが、図９に示した変形例の半導体装置１のように、支持基体１０が、金属板１１の下にセラミックなどの絶縁板１２を配設した複合基体であってもよい。図９に示した構成は、支持基体１０が絶縁板１２を備えた点以外、図１と同様であるため、図１の半導体装置１と図９に示した変形例の半導体装置１が同等の効果を奏することは明らかである。製造方法も上記に説明した第１の実施形態に係る製造方法と同様である。
【００６２】
＜第２変形例＞
第１の実施形態の半導体装置１の製造方法における延性促進アニール工程は、上記のように硬質層を軟化させて、ダイアタッチ３０、支持基体１０の上面及びインターコネクト接合部などに材料本来の延性を持たせるために実施される。このため、図１０に示すように、ステップＳ３のインターコネクト形成工程までを実施した後に、延性促進アニール工程（ステップＳ１４）を実施してもよい。そして、延性促進アニール工程の後に、ステップＳ１５の樹脂封止工程とステップＳ１６のトリム／フォーム／外装処理工程を実施する。他は、図２を参照して説明した製造方法と同様である。図１０に示した製造方法によっても、ダイアタッチ形成工程とインターコネクト形成工程の後に延性促進アニール工程を実施することにより、半導体装置１を製造することができる。
【００６３】
＜第３変形例＞
第２変形例と同様の理由で、図１１に示すように、インターコネクト形成工程までを実施した後に、ステップＳ２４の樹脂封止工程とステップＳ２６のトリム／フォーム／外装処理工程の間に、ステップＳ２５として延性促進アニール工程を実施してもよい。他は、図２を参照して説明した製造方法と同様である。このように、図１１に示した製造方法によっても、半導体装置１を製造することができる。或いは、トリム／フォーム／外装処理工程の各工程の間に延性促進アニール工程を実施してもよい。
【００６４】
＜第４変形例＞
図２に示した製造方法では、第１の実施形態に係る半導体装置１は、トリム／フォーム／外装処理工程の後に延性促進アニール工程を実施して完成する。延性促進アニール工程は、大掛かりな装置を必要とせず、比較的簡単に実施できる工程である。したがって、半導体装置メーカでは、図７に示した硬性半導体装置１Ｂを半完成品として製造・出荷するようにしてもよい。そして、この半完成品を各種のアプリケーションに使う利用者（ユニットメーカなど）が、半完成品について延性促進アニール工程を実施してもよい。
【００６５】
即ち、図１２に示すように、図２に示したステップＳ１〜ステップＳ５により製造した硬性半導体装置１Ｂを、半完成品として出荷する（ステップＳ３１）。例えば、半導体装置メーカが、硬性半導体装置１Ｂを半完成品として出荷する。そして、利用者が硬性半導体装置１Ｂを半完成品として受領する（ステップＳ３２）。その後、利用者が半完成品について延性促進アニール工程（ステップＳ３３）を実施する。
【００６６】
＜第５変形例＞
図１に示した半導体装置１では、インターコネクト配線５０としてボンディングワイヤ（またはボンディングリボン）を用いる例を説明した。図１３に示すように、ボンディングワイヤ（またはボンディングリボン）の代わりに金属クリップ５１をインターコネクト配線５０に用いてもよい。金属クリップ５１には、例えばＣｕクリップやＣｕを主材料とする合金クリップ、Ｃｕ板とＣｕ板の間に他の金属材料を挟持したクラッドクリップを使用できる。図１３に示した第５変形例に係る半導体装置１の製造方法には、図２、図１０、図１１、図１２を参照して説明した何れの製造方法を選択してもよい。
【００６７】
図１３に示した半導体装置１では、金属クリップ５１の他の構成部材との接合箇所にインターコネクトダイアタッチが配置されている。即ち、金属クリップ５１は、半導体ダイ２０の上面電極の金属部分と接合する接合箇所に第１インターコネクトダイアタッチ５０１を有し、リードパッド４３と接合する接合箇所に第２インターコネクトダイアタッチ５０２を有する。以下、第１インターコネクトダイアタッチ５０１及び第２インターコネクトダイアタッチ５０２を総称して、「インターコネクトダイアタッチ」という。
【００６８】
インターコネクトダイアタッチは、ダイアタッチ３０と同様に、耐熱温度が２００℃以上の耐熱接合材が好適に使用される。例えば、高温鉛はんだ、Ｐｂフリーはんだ、焼結ナノＣｕ粉末、焼結ナノＡｇ粉末、共晶Ｚｎ−Ａｌはんだ、共晶Ａｕ−Ｇｅはんだ、及び、共晶Ａｕ−Ｓｎはんだなどから、インターコネクトダイアタッチの材料が選択される。
【００６９】
金属クリップ５１は、金属板材を所望の形状に圧延、切削、切断、折り曲げ加工した個片であるから、出来上がり状態では、これら加工により硬化が進み延性が低下している。しかし、延性促進アニール工程によって金属クリップ５１の硬化が解消されて、材料本来に近いレベルまで金属クリップ５１の延性が回復する。
【００７０】
また、第１インターコネクトダイアタッチ５０１と半導体ダイ２０の上面電極の接合、及び第２インターコネクトダイアタッチ５０２とリードパッド４３の接合では、短時間に加熱処理と降温処理が行われる。このため、これらの接合工程の直後は、インターコネクトダイアタッチの結晶粒は一般に細かく、且つ、粒内には転位を多数含んだものとなり、材料本来よりも延性が低下した状態、即ち硬く脆い状態になっている。しかし、延性促進アニール工程を実施することによって、インターコネクトダイアタッチの再結晶化（結晶粒の増大と結晶粒の結晶性改善）が進み、延性が増進される。つまり、インターコネクトダイアタッチは延性を有するようになる。また、延性促進アニール工程を実施した後は、インターコネクト配線５０のインターコネクトダイアタッチに連結する金属部分も延性領域である。
【００７１】
上記のように、図１３に示した半導体装置１では、硬化したダイアタッチ３０及びインターコネクトダイアタッチ、並びに、加工による硬化が起きた支持基体１０や金属クリップ５１を、延性促進アニール工程によって軟化させて延性を向上させている。このため、図８に示した結果と同様のパワーサイクル耐性を大幅に伸ばす効果が得られる。
【００７２】
（第２の実施形態）
第１の実施形態に係る半導体装置１は、硬質樹脂７０によって構成部材を封止する構成である。しかし、本発明の実施形態は、ゲル、液体、ガスなどの軟質物質で封止された半導体装置にも適用可能であり、これらの半導体装置のパワーサイクル耐性を改善する効果を奏する。
【００７３】
第２の実施形態に係る半導体装置１の構成を図１４に示す。伝熱性の高い金属からなるベースプレート１４の上に、シリコーングリースまたは接着剤などを介して支持基体１０が載置されている。支持基体１０は、金属板１１と絶縁板１２の積層構造である。金属板１１の材質はＣｕまたはＡｌ、あるいはこれらを多層化したクラッド材であることが好ましい。支持基体１０とベースプレート１４の接着は、はんだリフローを使って実行してもよい。この場合は、絶縁板１２の下面がはんだ濡れ性を発現させるためにメタライズされている必要がある。
【００７４】
支持基体１０の周囲を取り囲むように、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂などの樹脂ケース８０がベースプレート１４の上に載置されている。樹脂ケース８０の内壁には、段差構造が形成されている。樹脂ケース８０とベースプレート１４とは、例えば接着剤により、密着させている。樹脂ケース８０の内壁の段差構造にはＬ字断面を有する第１リード端子４１と第２リード端子４２が固着されている。第１リード端子４１と第２リード端子４２のＬ字下辺部を、それぞれ第１リードパッド４３１、第２リードパッド４３２とする。
【００７５】
支持基体１０の金属板１１の所定の位置に、半導体ダイ２０が配設されている。第２の実施形態に係る半導体装置１では、ダイアタッチ３０が半導体ダイ２０と金属板１１を電気的機械的に接合している。
【００７６】
第１インターコネクト配線５４が支持基体１０の金属板１１と第１リードパッド４３１とを電気的に結合し、第２インターコネクト配線５５が半導体ダイ２０の上面電極と第２リードパッド４３２を電気的に結合している。第１インターコネクト配線５４及び第２インターコネクト配線５５は、例えば超音波ウエッジボンダで形成されるボンディングワイヤである。
【００７７】
支持基体１０、半導体ダイ２０、第１インターコネクト配線５４、第２インターコネクト配線５５、第１リードパッド４３１、第２リードパッド４３２は、軟質封止材７１によって、埋設・封止されている。軟質封止材７１は、例えばシリコーンゲルである。
【００７８】
第２の実施形態に係る半導体装置１のすべての構成部材は、軟質封止材７１を除き、第１の実施形態で説明した延性促進アニール工程の温度に耐える耐熱性を有している。この耐熱性での耐熱温度は、少なくとも１５０℃以上、好ましくは１７５℃以上、より好ましくは２００℃である。
【００７９】
更に、第２の実施形態に係る半導体装置１においては、半導体ダイ２０の上面電極と、半導体ダイ２０に近接する以下の金属部分が、加工硬化が緩和されて材料本来と同等の延性を備えている。ここで、半導体ダイ２０に近接する金属部分とは、ダイアタッチ３０、支持基体１０の金属板１１、第１インターコネクト配線５４及び第２インターコネクト配線５５である。これら金属部分及び半導体ダイ２０の上面電極の延性が、延性促進アニール工程によって回復または増進されている。
【００８０】
以下に、第２の実施形態に係る半導体装置１の製造方法を、図１５に示すフローチャート及び図１６〜図２０に示す断面図を参照して説明する。
【００８１】
はじめに、図１５に示すステップＳ４１の準備工程及びステップＳ４２のダイアタッチ形成工程を実施する。即ち、十分洗浄した硬性支持基体１０Ｂの硬性金属板１１Ｂの所定位置に、半導体ダイ２０の下面をはんだリフロー法あるいはナノ金属焼結法などで接合する。これにより、図１６に示すように、硬性ダイアタッチ３０Ｂが形成される。
【００８２】
続いて、ステップＳ４３の基体接着工程を実施する。即ち、図１７に示すように、半導体ダイ２０を載置した硬性支持基体１０Ｂの下面を、ベースプレート１４の所定の位置に接合する。硬性支持基体１０Ｂとベースプレート１４の接合には、接着剤を用いてもよいし、はんだリフロー法を用いてもよい。はんだリフロー法で接合する場合は、硬性ダイアタッチ３０Ｂの材料の融点よりも低い融点のはんだ材を用いる。
【００８３】
次に、ステップＳ４４の封止樹脂ケース接着工程を実施する。即ち、図１８に示すように、第１リード端子４１と第２リード端子４２を取り付けた樹脂ケース８０をベースプレート１４の所定の位置に接着する。なお、樹脂ケース８０とベースプレート１４の接着は、硬性支持基体１０Ｂとベースプレート１４の接着の前に行ってもよいし、同時に行ってもよい。
【００８４】
ベースプレート１４に樹脂ケース８０と硬性支持基体１０Ｂを取り付けた後、ステップＳ４５のインターコネクト形成工程を実施する。このインターコネクト形成工程では、硬性金属板１１Ｂと第１リードパッド４３１が電気的に接続され、半導体ダイ２０の上面電極と第２リードパッド４３２が電気的に接続される。この接続には、例えばボンディングワイヤが使用される。このとき、半導体ダイ２０の上面電極、第１リードパッド４３１と第２リードパッド４３２の上面、及びボンディングワイヤの接合面に硬質層が形成される。即ち、図１９に示すように、硬性金属板１１Ｂと硬性第１リードパッド４３１Ｂが硬性第１インターコネクト配線５４Ｂで結線され、硬性半導体ダイ２０Ｂの上面電極と硬性第２リードパッド４３２Ｂが硬性第２インターコネクト配線５５Ｂで結線される。なお、インターコネクト形成工程では、上記のようにボンディングワイヤを用いてもよいし、ボンディングワイヤの替わりに金属クリップを用いてもよい。
【００８５】
インターコネクト形成工程の後、ステップＳ４６の延性促進アニール工程を実施する。延性促進アニール工程の熱処理条件は、例えば熱処理温度が１７５℃、熱処理時間が１０時間である。熱処理温度が１７５℃より低い場合は、同等の延性促進の効果を得るために熱処理時間を適宜延長する。一方、１７５℃より高い熱処理が可能な場合は、熱処理時間を短縮することができる。この延性促進アニール工程により、図２０に示すように、半導体ダイ２０の上面電極、及び半導体ダイ２０に近接する接合箇所の金属部分が延性領域に移行する。
【００８６】
延性促進アニール工程の後、ステップＳ４７の軟質樹脂封止工程を実施する。即ち、樹脂ケース８０の内側に、例えばシリコーンゲルを軟質封止材７１としてポッティング、キュアする。以上により、図１４に示す第２の実施形態に係る半導体装置１が完成する。
【００８７】
なお、軟質封止材７１が延性促進アニール工程に耐える耐熱性を有するものであるときは、延性促進アニール工程を軟質樹脂封止工程の後に行うこともできる。
【００８８】
［第２の実施形態による作用と効果］
第１の実施形態による作用と効果で説明したように、本発明の実施形態に共通する作用は、延性促進アニール工程により、半導体ダイ２０の上面電極、及び半導体ダイ２０に近接する接合箇所の金属部分の硬化を解消して延性を高めることである。この作用によって、半導体装置１のパワーサイクル耐性の大幅な向上が達成されるという効果を奏する。
【００８９】
第２の実施形態においても、上記のように、延性促進アニール工程により、半導体ダイ２０の上面電極、並びに、半導体ダイ２０に近接するダイアタッチ３０、支持基体１０、第１インターコネクト配線５４及び第２インターコネクト配線５５は、加工硬化が緩和されて材料本来の延性と同等の延性を備えている。このため、構成部材が延性を欠如した状態でシリコーンゲルにより封止した半導体装置と比べて、第２の実施形態に係る半導体装置１ではパワーサイクル耐性の向上が顕著である。
【００９０】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００９１】
例えば、上記では半導体ダイ２０に形成された半導体素子が上面電極と下面電極を有する場合を説明したが、半導体素子のすべての電極が半導体ダイ２０の上面に配置された構成であってもよい。この場合、すべてのインターコネクト配線５０は半導体ダイ２０の上面の各電極と接続することになる。
【００９２】
また、第２の実施形態では軟質封止材７１としてシリコーンゲルを使用した半導体装置１で説明したが、軟質封止材７１は絶縁オイルのような液体であっても、６フッ化イオウ（ＳＦ6）のようなガスでもよい。ただし、軟質封止材７１が液体やガスの場合には、例えば図２１に示すように、軟質封止材７１が外部に漏れないように密封構造にする。例えば図２１に示す半導体装置１のように、ベースプレート１４の上に配置された構成部材の周囲と上方が樹脂ケース８０によって覆われる。
【００９３】
上記の実施形態及び変形例は、発熱量の大きいパワー半導体装置のパワーサイクル耐性の向上に大きな効果を奏する。しかし、パワー半導体装置以外にも、実使用状態においてパワーサイクルによるストレスが発生する半導体装置に本発明の実施形態及び変形例は適用可能である。例えば、ＣＰＵなどのマイクロプロセシング半導体装置や、高出力のＬＥＤ素子やレーザダイオード、携帯電話や携帯通信基地局の高周波増幅器などのパワーサイクル耐性の向上にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００９４】
１…半導体装置
１０…支持基体
１１…金属板
１２…絶縁板
２０…半導体ダイ
３０…ダイアタッチ
４０…リード端子
４１…第１リード端子
４２…第２リード端子
４３…リードパッド
５０…インターコネクト配線
５１…金属クリップ
５４…第１インターコネクト配線
５５…第２インターコネクト配線
７０…硬質樹脂
７１…軟質封止材
８０…樹脂ケース
５０１…第１インターコネクトダイアタッチ
５０２…第２インターコネクトダイアタッチ
【図１】
2020136331.tif 000003
【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】
2020136331.tif 000009
【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】
2020136331.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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