(57)【要約】【課題】半導体素子が樹脂封止された半導体装置において、封止樹脂の接着信頼性をたかめることを目的としている。【解決手段】この発明に係る半導体装置は、金属製のベース板と、裏面と表面にそれぞれ第１電極と第２電極が形成され、第１電極にはベース板が接合されている半導体素子と、半導体素子の表面に形成され、第２電極の周囲を囲む第１の樹脂膜と、半導体素子の表面に直接形成され、第１の樹脂膜の周囲を囲む第２の樹脂膜と、半導体素子、第１の樹脂膜、第２の樹脂膜およびベース板を封止する封止樹脂とを備えている。第２の樹脂膜は、第１の樹脂膜よりも薄く、半導体素子の端部まで広がっているものである。【選択図】図１
2014116333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のベース板と、
裏面と表面にそれぞれ第１電極と第２電極が形成され、前記第１電極には前記ベース板が接合されている半導体素子と、
前記半導体素子の表面に形成され、前記第２電極の周囲を囲む第１の樹脂膜と、
前記半導体素子の表面に直接形成され、前記第１の樹脂膜の周囲を囲む第２の樹脂膜と、前記半導体素子、前記第１の樹脂膜、前記第２の樹脂膜および前記ベース板を封止する封止樹脂とを備え、
前記第２の樹脂膜は、前記第１の樹脂膜よりも薄く、前記半導体素子の端部まで広がっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第２の樹脂膜は、膜全体が平坦である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】
前記第２の樹脂膜は、内周部が前記第１の樹脂膜の外周部を直接被覆していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２の樹脂膜は、内周部が前記第２電極に当接してい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５】
金属製のベース板と、
裏面と表面にそれぞれ第１電極と第２電極が形成され、前記第１電極には前記ベース板が接合されている半導体素子と、
前記半導体素子の表面に直接形成され、前記第２電極の周囲を囲む第１の樹脂膜と、
前記半導体素子の端部に余白を残して前記第１の樹脂膜の上に直接形成された第２の樹脂膜と、
前記半導体素子、前記第１の樹脂膜、前記第２の樹脂膜および前記ベース板を封止する封止樹脂とを備え、
前記第１の樹脂膜は、前記第２の樹脂膜よりも薄く、前記半導体素子の端部まで広がっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
金属製のベース板と、
裏面と表面にそれぞれ第１電極と第２電極が形成され、前記第１電極には前記ベース板が接合されている半導体素子と、
外周部が前記半導体素子の表面に直接形成され内周部が前記第２電極の端部を被覆する樹脂膜と、
前記半導体素子、前記樹脂膜および前記ベース板を封止する封止樹脂とを備え、
前記樹脂膜の外周部は、前記第２電極の端部を被覆する内周部よりも薄く、前記半導体素子の端部まで広がっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
前記半導体素子の少なくとも一部がワイドバンドギャップ半導体により形成されてい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】
前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、ダイヤモンドのいずれかの半導体であることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置に関わり、特に電力制御に用いられる半導体素子が樹脂で封止された半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力制御用のパワー半導体素子を内臓する半導体装置は、パワー半導体素子をエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂で封止したモールド封止型のものと、ゲル状樹脂で封止したゲル封止型のものが流通している。特に、モールド封止型の半導体装置は小型で信頼性に優れているうえに、取り扱いが容易であることから、空調機器の制御などに広く用いられている。近年では、モータ駆動を行う自動車の動力制御にも使用され始めている。
【０００３】
モールド封止型の半導体装置を組立てるには、まずダイボンドを行い、半導体素子をフレームに固着させる。つぎに、直接又はワイヤによって、半導体素子の電極をそれぞれ対応するリード部と接続する。配線後、半導体チップは、トランスファモールドやポッティングなどの方法により、エポキシ樹脂等のモールド樹脂（封止樹脂）で成形封止される。半導体素子は、薄板状の結晶ウエハを四角形に切断することから、半導体チップとも称されている。
【０００４】
半導体装置では、半導体チップと封止樹脂との熱膨張係数の差異や封止用樹脂の硬化収縮に起因して、半導体チップに熱応力が生じる。半導体装置を動作させると、半導体素子への断続的な通電が繰り返されることから、通電のたびに温度上昇と温度下降の温度サイクルが繰り返される。このような温度サイクルは、封止樹脂と半導体チップの接着界面で、欠陥、樹脂剥離またはマイクロクラックなどを発生させるため、絶縁耐圧が低下したり素子の特性が変動するなどして、半導体装置の信頼性が低下する。封止樹脂の剥離に至らない場合でも、半導体チップに配線変形や破損が生じることもある。熱応力は半導体チップの端部で最大となることから、多くの場合、樹脂の剥離は半導体チップの端部から進行する。
【０００５】
特許文献１に関わる半導体装置においては、ヒートシンク、半導体チップ、および配線に関わるアセンブリ（電極ブロックなど）の表面全体に、ポリアミド樹脂を塗布して封止樹脂との密着性を高めている。特許文献２に関わる半導体装置においては、アセンブリ（収納部品）の表面をポリイミド系又はポリアミドイミド系の被覆樹脂で薄く覆い、その上から封止樹脂を充填して硬化させ、耐温度サイクル性や対湿性の改善を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１２４４０６号公報
【特許文献２】特開２００６−  ３２６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ダイボンドや配線などが完了したアセンブリに対して樹脂を被覆して半導体装置を製造する場合、形状の複雑なアセンブリの表面に厚みの均一な樹脂層を形成することは難しい。たとえば、樹脂を１０μｍ以下の厚みに薄く塗布しようとすると、部分的に厚い部分ができたり、塗布されない領域が生じたりする。樹脂層の不均一によって熱応力の緩和作用が低下し、温度サイクル履歴が累積することによってモールド樹脂の剥離が生じる。この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、封止樹脂と半導体素子の接着
信頼性を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る半導体装置は、金属製のベース板と、裏面と表面にそれぞれ第１電極と第２電極が形成され、第１電極にはベース板が接合されている半導体素子と、半導体素子の表面に形成され、第２電極の周囲を囲む第１の樹脂膜と、半導体素子の表面に直接形成され、第１の樹脂膜の周囲を囲む第２の樹脂膜と、半導体素子、第１の樹脂膜、第２の樹脂膜およびベース板を封止する封止樹脂とを備えている。第２の樹脂膜は、第１の樹脂膜よりも薄く、半導体素子の端部まで広がっているものである。
【発明の効果】
【０００９】
半導体素子の外周端部に樹脂膜が形成されているため、動作時の温度サイクルで生じる熱応力による剥離が抑制され、封止樹脂と半導体素子との接着信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態に関わる半導体装置の構造例を示す断面図である。
【図２】半導体素子の全体構成を示す斜視図である。
【図３】半導体素子がマトリクス状に形成されている半導体基板を示す平面図である。
【図４】マトリクス状の半導体素子に密着樹脂薄膜が塗布されている半導体基板を示す平面図である。
【図５】実施の形態１に関わる半導体素子の断面図である。
【図６】実施の形態２に関わる半導体素子の製造方法を示す断面図である。
【図７】実施の形態２に関わる半導体素子の構造を示す断面図である。
【図８】実施の形態３に関わる半導体素子の構造を示す断面図である。
【図９】実施の形態４に関わる半導体素子の構造を示す断面図である。
【図１０】実施の形態５に関わる半導体素子の構造を示す断面図である。
【図１１】評価試験１に関わった半導体装置の仕様とサイクル試験の結果の関係を表している表を示す図である。
【図１２】評価試験２に関わった半導体装置の仕様とサイクル試験の結果の関係を表している表を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に本発明にかかる半導体装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の既述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に関わる半導体装置の構造例を示す断面図である。半導体装置１００は、封止樹脂９、半導体素子１０ａ、半導体素子１０ｂ、リード部材１１２、リード部材１１３、ベース板（ヒートスプレッダ，ヒートシンク）１１０などから構成されている。並列に接続されている半導体素子１０ａおよび半導体素子１０ｂの表面には、それぞれ絶縁樹脂膜２と密着樹脂薄膜６が形成されている。半導体素子１０の表面側は接合材料１０４を介してリード部材１１２に接続されている。半導体素子１０の裏面側は接合材料１０５を介して、通電部材を兼ねた金属製のベース板１１０に接合されている。接合材料１０４、１０５には、はんだ、焼結性銀微粒子材等を用いる。プレート状のベース板１１０はリード部材１１３に接続されている。リード部材１１２、１１３の非封止部は外部端子となって、外部回路に接続するためのリードとなる。半導体素子１０、ベース板１１０、リード部材１１２およびリード部材１１３は一体化され、フレームアセンブリを構成する。フレームアセンブリは、エポキシ樹脂などからなる熱硬化性の封止樹脂９でモールドされている。半導体素子１０およびベース板１１０の側面は封止樹脂９で直接被覆されている。
【００１３】
半導体素子１０の線膨張係数は、ＳｉＣを基板とする半導体素子であれば３〜５ｐｐｍ／Ｋである。端子部材や配線部材の線膨張係数は、材料が銅ならば１７ｐｐｍ／Ｋ、アルミニウムならば２３ｐｐｍ／Ｋである。金属製のベース板１１０の絶縁を図るため、絶縁シート１１１が、ベース板１１０の裏面に貼付されている。絶縁シート１１１は、半導体素子１０からの発熱した熱を効率的に放熱するため、エポキシなどの絶縁性熱硬化樹脂に熱伝導性に優れる無機粉末フィラを７０ｖｏｌ％程度の高い充填率で充填されているものが好ましい。このような絶縁シート１１１は熱伝導性が向上しているうえに、線膨張係数が１０〜２０ｐｐｍ程度に抑えられている。
【００１４】
封止樹脂９や絶縁シート１１１に充填されるフィラとしては、絶縁性を有するフィラが適している。絶縁性のフィラとして、溶融シリカ等の線膨張係数の小さい無機粉末や熱伝導性が優れるアルミナなどが用いられるが、その他、結晶シリカ、ガラス、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化珪素、天然鉱物系材料などが使用できる。着色用、粘度調整用、潤滑用などの必要な用途により、粒径範囲と形状を選択することができることから、複数の種類のフィラを組み合わせて使用してもよい。リード部材１１２、１１３には、ワイヤ状ないし板状のものが使用され、その材質としては導電性の高いアルミ、銅などが好適である。
【００１５】
半導体素子１０には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）といったスイッチング素子や、ショットキーバリアダイオードなどの整流素子が用いられる。半導体素子１０にＭＯＳＦＥＴを用いる場合、リード部材側にはソース電極やゲート電極が、ヒートスプレッド側にはドレイン電極が、それぞれ形成されている。主電流を導通するリード部材１１２は、ソース電極に接合される。リード部材１１２、１１３は金属ワイヤや金属リボンであっても良い。
【００１６】
半導体素子１０は、珪素（Ｓｉ）によって形成したものの他、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成したものを好適に使用することができる。ワイドバンドギャップ半導体としては、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）系材料またはダイヤモンドなどがある。ワイドバンドギャップ半導体を用いた場合、許容電流密度が高く、電力損失も低いため、電力用半導体素子を用いた装置の小型化が可能となる。
【００１７】
炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）など、珪素（Ｓｉ）よりもバンドギャップの大きい半導体基板を用いた半導体素子は、Ｓｉ半導体素子に比べて動作温度の上限がきわめて高いことが知られている。ＳｉＣ半導体チップを搭載したパワーモジュールは、動作時のチップ温度が例えば１５０℃を超える高温で、場合によっては２００℃近くのより高温で、使用される。半導体チップの動作温度を高めると、常温との温度差が大きくなることから、封止樹脂９と半導体チップとの接着界面の熱応力がさらに大きくなって、接着界面の劣化が顕著になる。
【００１８】
図２は、この発明の実施の形態１に関わる半導体素子１０の斜視図であり、半導体素子１０の上面（表面）側の構造が模式的に示されている。半導体素子１０は、ウエハ状の半導体基板に形成された後、半導体基板から四角形にダイシングされて個片化されたものである。絶縁樹脂膜２は、ポリイミドまたはポリアミドなどの耐熱性樹脂材料からなる。密着樹脂薄膜６は、絶縁樹脂膜２の外側の領域に形成されている。密着樹脂薄膜６に用いる樹脂は、ガラス転移点が１６０℃以上であることが望ましい。密着樹脂薄膜６は半導体基板３の端部（最外周領域）まで広がっている。半導体基板３の表面に形成された主電極１は、半導体素子１０による電力制御を行う主電流の経路となる。半導体基板３の裏面には、主電極１とは極性の異なる裏面電極８が形成されている。主電極１の外周端部を直接覆う絶縁樹脂膜２は、裏面電極８と主電極１との絶縁耐圧を確保するために形成されている。密着樹脂薄膜６は半導体基板３の最外周表面領域に封止樹脂９に加わる応力を緩和する目的で形成されている。
【００１９】
次に、絶縁樹脂膜２と密着樹脂薄膜６の形成方法について説明する。生産性を高めるため、密着樹脂薄膜６の形成は、半導体素子１０をウエハから切り分ける前に、ウエハに形成された素子群に一括して行うことが望ましい。図３は、絶縁樹脂膜２が形成された半導体基板を示す平面図である。ダイシング前の半導体基板には複数の主電極１が一定間隔でマトリクス状に配置されており、それぞれの主電極１の外周端４を直接被覆するように絶縁樹脂膜２が配置されている。絶縁樹脂膜２には、絶縁性に優れたポリイミド樹脂などが用いられる。これらの樹脂で半導体基板を先ず全面被覆する。樹脂の塗布方法は、スピンコートやスプレーコート等を用いることが出来る。フォトリソグラフィの工程により、被覆膜に四角形の枠型形状のパターンを形成し、絶縁樹脂膜２が完成する。絶縁樹脂膜２の間には、縦横に帯状に延びるダイシングが可能な領域を設けている。ここではこの領域をダイシング領域ＤＡ（Dicing Area）と呼ぶことにする。
【００２０】
図４は、絶縁樹脂膜２の上に密着樹脂薄膜６を直接形成した後の半導体基板を示す平面図である。ダイシング領域ＤＡを含む絶縁樹脂膜２の外側領域は密着樹脂薄膜６で被覆されている。マトリクスの中央に描かれている一点鎖線はダイシング後の切断面７（図７参照）の仮想的な位置を示している。密着樹脂薄膜６は、基板露出部上に形成されていて、四角形の枠状のパターン形状を有している。密着樹脂薄膜６を構成する絶縁樹脂は、絶縁樹脂膜２の形成後に半導体基板３の表面全体に塗布される。その後、塗布された絶縁樹脂は、フォトリソグラフィの手法によりダイシング領域ＤＡに残るようにパターンが形成される。
【００２１】
密着樹脂薄膜６は、絶縁樹脂膜２の形成後に、フォトリソグラフィの手法により各素子領域の外周にあたる基板露出部上に形成される。密着樹脂薄膜６に感光性を持たせた材料を用いれば、直接に密着樹脂薄膜６をパターニングすることが出来る。密着樹脂薄膜６が非感光性の場合は、別途、レジスト塗布、露光現像、エッチング、レジスト除去の工程を経て所望のパターンに加工する。密着樹脂薄膜６は絶縁樹脂膜２と同じ材料であってもよいが、絶縁樹脂膜２よりも耐電圧の低い樹脂を適用可能であるため、ポリイミド、ポリアミド系樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、シルセスキオキサン系樹脂、シラノール系樹脂、等を用いることができる。
【００２２】
Ｓｉ基板も含め、通常、半導体基板（ウエハ）の切断には、ダイヤモンド粒子や立方晶窒化硼素などを砥粒とする電鋳ブレードが使用される。半導体基板がＳｉＣの場合、ＳｉＣがきわめて硬いことから、電鋳ブレードには、砥粒密度（砥粒層に占める砥粒の体積比率）が２０％を超えるような高集中度ブレードが望ましい。砥粒の集中度が高いと、樹脂層を切断する際の目詰まりを生じやすい。目詰まりを生じた電鋳ブレードを用いると、ブレードの破損あるいはチッピングが多発する。ダイシング工程で、密着樹脂薄膜６を切断することにより、枠状の密着樹脂薄膜６が、半導体素子１０の外周部表面を直接被覆した形態となる。
【００２３】
図５は、図４に示した線分ａｂにおける切断断面を模式的に示している。密着樹脂薄膜６は、膜全体が平坦である。半導体基板はこのあと四角形にダイシングされる。絶縁樹脂膜２は、ダイシング時にブレードが目詰まりするのを防ぐため、ダイシング領域ＤＡを避けて形成される。絶縁樹脂膜２の内周側側面は主電極１の外周端４に当接しており、ガー
ドリングとして作用する。一方、ダイシング領域ＤＡにおいては、半導体基板３の表面は、絶縁樹脂膜２よりも膜厚の薄い密着樹脂薄膜６で直接被覆されている。
【００２４】
一般に、樹脂のような軟質層が形成されているウエハを切断すると、ダイシングブレードに軟質層の形成物が付着、堆積して、ブレードの目詰まりが生じる。特にウエハが硬い炭化珪素ウエハの場合には、ブレードの目詰まりが顕著に起こる。ブレードの目詰まりは、切断応力の低下を招き、チッピングと呼ばれる素子の小クラックの原因となる。密着樹脂薄膜６と同時に半導体基板３を切断する際、ブレードの目詰まりを防ぐには、密着樹脂薄膜６の厚み（ｔＰ）が半導体基板３の厚み（ｔＳ）の１％以下であることが求められる（２０ｎｍ未満であればさらに望ましい）。この範囲内であれば、目詰まりの問題はほぼ解消する。封止樹脂９との密着性を十分に持たせるためには、密着樹脂薄膜６の厚みは５ｎｍ以上必要である。以上の条件を式で表すと、次式となる。
５ｎｍ≦ｔＰ≦０．０１×ｔＳ
【００２５】
上記のような構成を持った半導体装置１００は、封止樹脂９で封止された状態で、半導体素子１０に最大の熱応力が掛かる最外周の界面に密着樹脂薄膜６が介在していることから、動作時や信頼性評価時の熱に起因する封止樹脂と半導体素子の剥離やクラックを抑制する事ができる。それによって、半導体素子１０の絶縁性能が維持されるとともに、半導体素子１０の表面が保護されることから、信頼性の優れた半導体装置が得られるものである。
【００２６】
実施の形態２．
密着樹脂薄膜６は応力緩和層として働く。絶縁樹脂膜と密着樹脂薄膜の形態には、実施の形態１のほかにも様々のものが考えられる。実施の形態２に関わる半導体装置における絶縁樹脂膜と密着樹脂薄膜を、図６と図７に基づいて説明する。絶縁樹脂膜２は主電極１を形成後、一旦、半導体基板３の表面全体に塗布された後、フォトリソグラフィの手法により枠状に形成されたものである。絶縁樹脂膜２の内周部２ｂは、主電極１を直接覆っている。絶縁樹脂膜２の外周部２ａは、密着樹脂薄膜６の内周部６ｂで直接被覆されている。ギャップＧは、隣接する絶縁樹脂膜２の間の距離であり、実際には３０〜２００μｍである。実質的に、ギャップＧがダイシング可能領域の幅となる。絶縁樹脂膜２の材料には、所望の絶縁耐性を有する、ポリイミドや高耐圧アクリル樹脂等が用いられる。
【００２７】
図７は、図６の断面において半導体基板にダイシングを行った状態を模式的に示している。ダイシング工程では半導体素子１０ごとに半導体基板３が切断され、密着樹脂薄膜６も分離される。半導体基板３にはダイシング溝５が形成されている。ダイシング溝５の幅は、ダイシング方法によって異なる。ダイシングで生じる切断面７は、半導体素子１０の最外周端面である。密着樹脂薄膜６の外周部６ａは、半導体素子１０の端部まで広がっている。
【００２８】
実施の形態３．
実施の形態３に関わる半導体装置では、図８のように、密着樹脂薄膜６は絶縁樹脂膜２の全面を被覆する構造としている。密着樹脂薄膜６の外周部６ａは、半導体基板３の表面に直接形成されていて、半導体素子１０の端部まで広がっている。密着樹脂薄膜６の内周部６ｂは主電極１の主面に当接している。実施の形態３によれば実施の形態１および２に関わる半導体装置と同様の効果を期待できる。
【００２９】
実施の形態４．
実施の形態４に関わる半導体装置は、密着樹脂薄膜６の一部が主電極１の外周端４に当接している。例えば、図９のように密着樹脂薄膜６は絶縁樹脂膜２の下にある構造としている。半導体素子１０に形成された密着樹脂薄膜６は半導体基板３の表面に当接し主電極１の外周部を直接被覆している。密着樹脂薄膜６の上に形成された絶縁樹脂膜２は密着樹脂薄膜６に当接し主電極１の周囲を囲んでいる。密着樹脂薄膜６は絶縁樹脂膜２よりも薄く、半導体基板３の最外周領域（端部）まで広がっているが、絶縁樹脂膜２は半導体基板３の端部に余白を残している。実施の形態４によれば実施の形態１〜３に関わる半導体装置と同様の効果を期待できる。
【００３０】
実施の形態５．
実施の形態５に関わる半導体装置は、絶縁樹脂膜２と密着樹脂薄膜６を同一の連続した樹脂とする。例えば、図１０に示すように、半導体素子１０には半導体基板３の表面に当接し主電極１の外周部を直接被覆する密着樹脂薄膜６が形成されている。密着樹脂薄膜６の外周部６ａは、膜厚が主電極１の外周部を直接被覆する内周部６ｃの膜厚よりも薄く、半導体基板３の最外周領域まで広がっている。実施の形態５に関わる半導体装置によれば、実施の形態１〜４に関わる半導体装置と同様の効果を期待できる。
【００３１】
評価試験１．
実施の形態１に関る半導体装置を作製し、信頼性評価を行った。ここでは、ＳｉＣ基板をベースに作製された正方形のＭＯＳＦＥＴ、銅薄板のリード部材および銅製のベース板を用いて、焼結性銀微粒子を接合材料にして半導体装置を製作した。ベース板の他方の面には、裏面に金属箔が貼付された絶縁シートを固定した。樹脂封止は、フィラーを分散したエポキシ樹脂を用いて、リード部材の端部（アウターリード部）と放熱面となる絶縁シートの金属箔部分が露出するように、トランスファモールド成形によって行った。絶縁樹脂膜２には、非感光ポリイミド（HDマイクロ製：PIX3400）を用いた。密着樹脂薄膜６には感光性ポリイミド（HDマイクロ製：HD8930）を用いた。
【００３２】
作製した半導体素子の仕様（ｔＳ，ｔＰ）を図１１に示す。半導体装置の信頼性評価として、ヒートサイクル試験及びパワーサイクル試験を実施した。ヒートサイクル試験は、半導体装置の全体を、温度制御が可能な恒温曹に入れ、恒温曹の温度を−４０℃〜１５０℃の間で繰り返し変化させた。パワーサイクル試験を行うため、半導体素子に温度が２００℃になるまで通電し、その温度に達したら通電を止め、半導体素子の温度が１２０℃になるまで冷却した。冷却後に再び通電し、このパワーサイクルを繰り返した。各試験によるモールド樹脂の剥離発生サイクル数と、試験後のクラックの有無の関係を図１１に示した。
【００３３】
比較例１は、厚さ４５０μｍの半導体素子に、密着樹脂薄膜を形成しない仕様の半導体素子であり、パワーサイクル試験の５０キロサイクル（５０，０００サイクル）を経てモールド樹脂の剥離が観察された。またヒートサイクル試験では、初期から３００サイクルの間に剥離が観察されていた。これに対し、実施例１〜５では、密着樹脂薄膜を形成することにより、剥離に至るサイクル数が増加した。また、密着樹脂薄膜の厚みが５ｎｍ以上、４．５μｍ（基板の厚みの１％）以下となる実施例１〜３において、実用的な耐久性と考えられるパワーサイクル試験での２００キロサイクルと、ヒートサイクル試験での１．８キロサイクルを超えるものが得られた。ブレードダイシング工程における半導体素子の端部の微小クラックの発生は、密着樹脂薄膜の厚みが基板厚みの１．１％に相当する実施例４で軽微、同４．４％の実施例５で多数発生した。実用的な観点から密着樹脂薄膜の厚みの上限は基板厚みの１％と判断した。
【００３４】
評価試験２．
評価試験１とは半導体基板の厚さ（ｔＳ）を変えて半導体装置の評価を行った結果を図１２に示す。比較例２は、厚さ１５０μｍの半導体素子に、密着樹脂薄膜を形成しない仕様の半導体素子である。パワーサイクル試験の２０キロサイクル（２０，０００サイクル）を経てモールド樹脂の剥離が観察された。またヒートサイクル試験では、初期から５０サイクルの間に剥離が観察された。これに対し、実施例６〜１０では、密着樹脂薄膜を形成することにより、剥離に至るサイクル数が増加した。また、密着樹脂薄膜の厚みが５ｎｍ以上となる実施例６〜８において、実用的な耐久性と考えられるパワーサイクル試験での２００キロサイクルと、ヒートサイクル試験での１．８キロサイクルを超えるものが得られた。また、ダイシング工程における半導体素子の端部の微小クラックの発生は、密着樹脂薄膜の厚みが基板厚みの３．３％以上の実施例９及び実施例１０で多数発生した。図１１及び図１２の結果から、密着樹脂薄膜の厚みの上限は基板厚みの１％とすべきことが判明した。
【００３５】
半導体素子１０にＳｉＣを用いた場合、半導体装置１００はその特徴を生かすべくＳｉの時と比較してより高温で動作させることになる。ＳｉＣデバイスを搭載する半導体装置においては、半導体装置としてより高い信頼性が求められるため、高信頼の半導体装置を実現するという本発明のメリットはより効果的なものとなる。
【００３６】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  主電極、２  絶縁樹脂膜、２ａ  外周部、２ｂ  内周部、３  半導体基板、４  外周端、５  ダイシング溝、６  密着樹脂薄膜、６ａ  外周部、６ｂ  内周部、６ｃ  内周部７  切断面、８  裏面電極、９  封止樹脂、１０  半導体素子、１００  半導体装置、１０４  接合材料、１０５  接合材料、１１０  ベース板、１１１  絶縁シート、１１２  リード部材、１１３  リード部材、ＤＡ  ダイシング領域、Ｇ  ギャップ、ｔＳ  半導体基板の厚み、ｔＰ  密着樹脂薄膜の厚み
【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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