(57)【要約】【課題】アセンブリの表面に厚みの均一な樹脂層を形成しなくても、封止樹脂と半導体素子との接着信頼性を向上できる半導体装置を得ることを目的としている。【解決手段】本発明の半導体装置５０は、表面に主電極１が形成された半導体素子１０と、半導体素子１０の裏面電極５が接合材料２５を介して接続されたベース板２６と、半導体素子１０及びベース板２６を封止する封止樹脂６とを備え、半導体素子１０が表面における外周部に微細凹凸面４を有する粗面層１５を有し、封止樹脂６が微細凹凸面４に接触していることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に主電極が形成された半導体素子と、前記半導体素子の裏面電極が接合材料を介して接続されたベース板と、前記半導体素子及び前記ベース板を封止する封止樹脂とを備えた半導体装置であって、
前記半導体素子は、前記表面における外周部に微細凹凸面を有する粗面層を有し、
前記封止樹脂は、前記微細凹凸面に接触していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記粗面層は、格子欠陥を有する半導体層であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体層は、イオンを注入して前記格子欠陥が形成されたことを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記粗面層は、酸化膜の前記微細凹凸面を有す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】
前記半導体素子は、前記主電極の外周部に樹脂層を有す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】
前記半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体材料により形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記ワイドバンドギャップ半導体材料は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料、またはダイヤモンドのうちのいずれかであることを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体素子が封止樹脂により封止された半導体装置の製造方法であって、
半導体基板の表面に、格子状の粗面層を形成する粗面層形成工程と、
前記粗面層により周囲が囲まれた素子中央部に、前記半導体素子の素子構造を形成する素子構造形成工程と、
前記半導体素子の電極を形成する電極形成工程と、
前記半導体素子を個片化する個片化工程と、
個片化された前記半導体素子を前記封止樹脂により封止する封止工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記粗面層形成工程は、
前記半導体基板における前記素子中央部を囲む外周部にイオンを注入し、内部に凹凸部を含むイオン注入層を形成するイオン注入工程と、
前記イオン注入層を前記凹凸部近傍まで酸化した酸化膜を形成する酸化工程と、
前記酸化膜を除去し、前記イオン注入層に形成された前記凹凸部を露出する酸化膜除去工程と、を含むことを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記粗面層形成工程は、
前記半導体基板における前記素子中央部を囲む外周部にイオンを注入し、内部に凹凸部を含むイオン注入層を形成するイオン注入工程と、
前記イオン注入層を前記凹凸部近傍まで酸化した酸化膜を形成する酸化工程と、
前記酸化膜の一部を除去し、前記イオン注入層に形成された前記凹凸部の近傍に形成された微細凹凸面を露出する酸化膜除去工程と、を含むことを特徴とする請求項８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蔵する半導体装置は、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み立てるには、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、通電の度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、半導体チップの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。また、温度サイクルにより、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には、樹脂で封止する前に、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、所定の厚みのポリアミド樹脂を塗布して封止樹脂との密着性を高めた半導体装置が記載されている。ポリアミド樹脂の所定の厚みは、半導体チップとヒートシンクとを接合する半田層の厚みの２０％程度以下である。また、特許文献２には、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（５０μｍ以下）、その上から被覆樹脂よりも硬い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た半導体パワーモジュールが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１２４４０６号公報（００１０段〜００３３段、図１）
【特許文献２】特開２００６−３２６１７号公報（００１９段〜００２８段、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の半導体装置や特許文献２の半導体パワーモジュールは、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薄く均一に形成している。特許文献１の場合は、例えば、ポリアミド樹脂の厚みが１０μｍ以下で薄く均一に塗布されており、特許文献２の場合は、硬化後の被覆樹脂の厚みが５０μｍ以下である。しかしながら、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。例えば、特許文献１のように樹脂を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。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、アセンブリの表面に厚みの均一な樹脂層を形成しなくても、封止樹脂と半導体素子との接着信頼性を向上できる半導体装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体装置は、表面に主電極が形成された半導体素子と、半導体素子の裏面電極が接合材料を介して接続されたベース板と、半導体素子及びベース板を封止する封止樹脂とを備え、半導体素子が表面における外周部に微細凹凸面を有する粗面層を有し、封止樹脂が微細凹凸面に接触していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体装置によれば、半導体素子が表面における外周部に微細凹凸面を有する粗面層を有し、封止樹脂が微細凹凸面に接触しているので、半導体素子の外周部に設けられた微細な凹凸により、半導体素子と封止樹脂との接触表面積を大きくでき、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優れた半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１による半導体装置の断面模式図である。
【図２】図１の半導体素子の拡大図である。
【図３】図１の半導体素子の斜視図である。
【図４】図１の半導体素子の製造過程を示す断面図である。
【図５】図１の半導体素子の製造過程を示す断面図である。
【図６】図１の半導体素子の製造過程を示す断面図である。
【図７】図１の半導体素子の製造過程を示す断面図である。
【図８】図１の半導体素子の製造過程を示す平面図である。
【図９】図１の半導体素子の製造過程を示す平面図である。
【図１０】図１の半導体素子の製造過程を示す平面図である。
【図１１】図１の半導体素子の製造過程を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２による半導体装置の要部の断面模式図である。
【図１３】図１２の半導体素子の斜視図である。
【図１４】図１２の粗面層の拡大図である。
【図１５】本発明の半導体装置の試験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による半導体装置の断面模式図である。図２は図１の半導体素子の拡大図であり、図３は図１の半導体素子の斜視図である。図４〜図７は図１の半導体素子の製造過程を示す断面図であり、図８〜図１１は図１の半導体素子の製造過程を示す平面図である。半導体装置５０は、半導体素子１０、封止樹脂６、リード部材２８、リード部材２９、ヒートスプレッダ（ベース板やヒートシンクとも呼ばれる。適宜、ベース板と称する。）２６を備える。図１では、２つの半導体素子１０ａ、半導体素子１０ｂを示した。半導体素子の符号は、総括的に１０を用い、区別して説明する場合に１０ａ、１０ｂを用いる。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、微細凹凸面４を有する粗面層１５、主電極１が形成されている。半導体素子１０の表面側の主電極１は接合材料２４を介してリード部材２８に接続されている。半導体素子１０の裏面側の裏面電極５は接合材料２５を介して、通電部材を兼ねた金属製のベース板２６に接合されている。
【００１３】
接合材料２４、２５には、半田、焼結性銀微粒子材等を用いる。プレート状のベース板２６はリード部材２９に接続されている。半導体素子１０、ベース板２６、リード部材２８およびリード部材２９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６でモールド（封止）されている。半導体素子１０およびベース板２６の側面は封止樹脂６で直接被覆されている。封止樹脂６から外部に出ているリード部材２８、２９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。
【００１４】
半導体素子１０の線膨張係数は、炭化珪素（ＳｉＣ）の基板を用いた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２６と外部との絶縁を図るため、絶縁シート２７が、ベース板２６の裏面に貼付されている。絶縁シート２７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２７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。
【００１５】
封止樹脂６や絶縁シート２７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２８、２９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。
【００１６】
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、半導体素子１０の表面側であるリード部材２８の側にはソース電極やゲート電極が、ベース板２６の側にはドレイン電極が、それぞれ形成されている。ソース電極やゲート電極は、２つの主電極１に相当し、ドレイン電極は裏面電極５に相当する。主電流を導通するリード部材２８は、ソース電極に接合される。リード部材２８、２９は金属ワイヤや金属リボンであっても良い。
【００１７】
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材料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材料としては、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材料を用いた場合、許容電流密度が高く、電力損失も低いため、半導体素子１０が搭載された半導体装置５０の小型化が可能となる。さらにワイドバンドギャップ半導体素子は、耐熱性が高いので、高温動作が可能であり、放熱フィンの小型化や、水冷部の空冷化も可能となるので、放熱フィンを備えた半導体装置の小型化が可能になる。
【００１８】
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材料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半導体装置５０を複数備え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６と半導体チップ（半導体素子１０）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。
【００１９】
１個の半導体素子１０は、大きな板状の半導体基板３（ウエハ）に複数個形成された後、半導体基板３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。図２及び図３に示すように、微細凹凸面４を有する粗面層１５は、絶縁樹脂膜２の外側の領域に形成され、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５が形成されている。主電極１の外周部を直接覆う絶縁樹脂膜２は、裏面電極５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。微細凹凸面４は半導体基板３の最外周表面領域における封止樹脂６との密着性を向上する目的で形成されている。
【００２０】
次に、図４〜図７を用いて、微細凹凸面４の形成方法（粗面層形成工程）について説明する。微細凹凸面４は、ダイシングされる前に形成されることが好ましい。粗面層形成工程は、イオン注入工程と酸化工程と酸化膜除去工程を含んでいる。図４には、主電極１、高密度欠陥層８や絶縁樹脂膜２が形成される前の半導体基板３（ウエハ）の断面を示した。イオン注入工程において、ウエハ表面に対しイオン注入を行うと、図５のように、イオン注入層７が形成される。イオン注入層７は、注入されたイオンにより、格子欠陥が形成された半導体層である。また、イオンが高密度に注入される深さに格子欠陥の密度が高い層である高密度欠陥層８が形成される。イオン注入に用いるイオンは、１つの加速電圧で加速してもよく、複数の加速電圧で加速してもよい。このように形成される高密度欠陥層８とイオン注入層７の界面は、原子的に平坦ではなく、ナノメートルレベルの凹凸部１３を持つ。
【００２１】
次に、このイオン注入層７の表面に対し熱酸化膜形成処理（酸化工程）を行う。熱酸化膜形成は、ウエハ表面から内部方向のＳｉＣ等の半導体材料を酸化する形で進行し、熱酸化処理を高密度欠陥層８における半導体基板３側の凹凸部１３付近で止めると、図６に示すように、酸化膜１１とイオン注入層７との界面に、凹凸部１３の凹凸形状が反映された凹凸界面９が形成される。凹凸界面９より表面側には酸化した酸化膜１１が形成され、凹凸界面９より内側にはイオン注入層７が残っている。
【００２２】
次に、酸化膜１１を除去する酸化膜除去工程を行う。酸化膜除去工程において、酸化工程後のウエハに対し酸化膜１１のみを選択的に溶かすエッチャントを用いエッチングを行うと、図７にように、凹凸界面９が表面に露出して、微細凹凸面４が得られる。表面側に微細凹凸面４であるイオン注入層７は、微細凹凸面４を有する粗面層１５となる。
【００２３】
上述したように、生産性を高めるため、微細凹凸面４の形成は、半導体素子１０をウエハから切り分ける前に行うことが望ましい。また、酸化工程のような高温処理を含むため、主電極１や絶縁樹脂膜２等の形成前に、フォトリソグラフィの手法により半導体素子１０の最外周領域に相当する領域のみに行うことが望ましい。
【００２４】
次に、図８〜図１１を用いて、半導体素子１０を得るまでの大まかな手順を示す。図８には、半導体素子１０が９つ配置された部分の半導体基板３の平面図を示した。２つの破線間に形成された細い領域であるＤＡは、ダイシング領域を表している。ダイシング領域ＤＡで分断されるそれぞれの領域が、後に１つずつの半導体素子１０になる。まず、図９のように、フォトリソグラフィの手法により微細凹凸形成処理マスク１２を形成する。微細凹凸形成処理マスク１２を形成する領域は、後に半導体素子１０の露出端部に相当する領域以外である素子中央部１４（図１０参照）である。微細凹凸形成処理マスク１２が形成されない領域は、微細凹凸面４（図１０参照）が形成される領域である。微細凹凸形成処理マスク１２が形成されない露出領域はダイシング領域ＤＡを含んでいる。図８〜図１１では、微細凹凸面４を形成する領域が格子状に形成された例を示した。微細凹凸形成処理マスク１２を形成する領域は、主電極１等が形成される領域である。この微細凹凸形成処理マスク１２は、高温処理に耐えうる材質なら何でもよく、例えばＳｉＯ２膜を用いることができる。
【００２５】
次に、前述の粗面層形成工程を実施して微細凹凸面４を形成し、微細凹凸形成処理マスク１２を除去すると図１０のように格子状の粗面層１５が形成される。粗面層形成工程を実施することで、微細凹凸面４を有する粗面層１５が素子中央部１４を取り囲んでいる粗面層形成半導体基板が得られる。
【００２６】
粗面層形成半導体基板を用いて、諸々の設計に応じたイオン注入や熱処理等を含んだ素子構造形成工程を行い、素子機能構造、主電極１、裏面電極５、絶縁樹脂膜２等を形成する。主電極１や裏面電極５は、電極形成工程により形成される。絶縁樹脂膜２は、樹脂層形成工程により形成される。素子構造形成工程、電極形成工程及び樹脂層形成工程の実施後は、図１１のようになる。この後、個片化工程により、ダイシング領域ＤＡをダイシングすることで図３のような半導体素子１０が得られる。
【００２７】
上記のような方法にて得られた半導体素子１０をベース板２６に実装し、半導体素子１０、ベース板２６、リード部材２８、リード部材２９を一体化したフレームアセンブリを形成する（フレームアセンブリ形成工程）。フレームアセンブリを封止樹脂６で封止する封止工程により、封止樹脂６で封止された半導体装置５０が得られる。封止樹脂６で封止された半導体装置５０を動作させた場合、封止樹脂６で封止された半導体素子１０は、その外周部に最大の熱応力が掛かる。実施の形態１の半導体装置５０は、半導体素子１０に最大の熱応力が掛かる最外周領域の界面に微細凹凸面４が介在し、大きい接触面積で封止樹脂６と密着していることから、半導体装置５０の動作時や信頼性評価時の熱に起因する封止樹脂６と半導体素子１０の剥離やクラックを抑制することができる。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、封止樹脂６と半導体素子１０との接着信頼性の優れた半導体装置５０が得られる。
【００２８】
以上のように実施の形態１の半導体装置５０によれば、表面に主電極１が形成された半導体素子１０と、半導体素子１０の裏面電極５が接合材料２５を介して接続されたベース板２６と、半導体素子１０及びベース板２６を封止する封止樹脂６とを備え、半導体素子１０が表面における外周部に微細凹凸面４を有する粗面層１５を有し、封止樹脂６が微細凹凸面４に接触しているので、半導体素子１０の外周部に設けられた微細な凹凸により、半導体素子１０と封止樹脂６との接触表面積を大きくでき、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６と半導体素子１０との接着信頼性を向上させることができる。
【００２９】
以上のように実施の形態１の半導体装置５０の製造方法によれば、半導体基板３の表面に、格子状の粗面層１５を形成する粗面層形成工程と、粗面層１５により周囲が囲まれた素子中央部１４に、半導体素子１０の素子構造を形成する素子構造形成工程と、半導体素子１０の電極（主電極１、裏面電極５）を形成する電極形成工程と、半導体素子１０を個片化する個片化工程と、個片化された半導体素子１０を封止樹脂６により封止する封止工程と、を含むことを特徴とするので、半導体素子１０の外周部に設けられた微細な凹凸により、半導体素子１０と封止樹脂６との接触表面積を大きくでき、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６と半導体素子１０との接着信頼性の優れた半導体装置５０が得られる。
【００３０】
実施の形態２．
図１２は本発明の実施の形態２による半導体装置の要部の断面模式図であり、図１３は図１２の半導体素子の斜視図である。図１４は図１２の粗面層１６の拡大図である。なお、図１４において半導体基板３の斜線は省略した。実施の形態２による半導体装置５０は、半導体素子１０に微細凹凸面４を有する粗面層１６が形成されている点で実施の形態１と異なる。実施の形態１の粗面層１５は、微細凹凸面４を形成する粗面層形成工程において酸化膜１１が全て除去されていたが、実施の形態２の粗面層１６は、図１４に示すように表面に酸化膜１１が残っているものである。粗面層１６は、粗面層形成工程において酸化膜１１を全てエッチングせずに残すことで得られる。粗面層１６は、微細凹凸面４を有しつつ表面に酸化膜１１のＯＨ基を多く持つため、封止樹脂６に含まれるシランカップリング剤とよく反応するので、粗面層１６と封止樹脂６との接着強度が実施の形態１よりも大きくなる。
【００３１】
実施の形態２の半導体装置５０は、封止樹脂６で封止される半導体素子１０の表面の外周部に、微細凹凸面４を有する粗面層１６を備えたので、実施の形態１の半導体装置５０よりも、動作時の温度サイクルで生じる熱応力による剥離がさらに抑制され、封止樹脂６と半導体素子１０との接着信頼性をさらに向上できる。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例により本発明の製造方法を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
［実施例１及び実施例２］
実施の形態１及び実施の形態２に関わる半導体装置５０を作製し、信頼性評価を行った。ここでは、半導体基板３として炭化珪素が半導体材料であるＳｉＣ基板を用いて、半導体素子１０としてＭＯＳＦＥＴを作製した。半導体素子１０の厚さは、４５０μｍである。作製された正方形の半導体素子１０、銅薄板のリード部材２８、２９および銅製のベース板２６を用いて、焼結性銀微粒子材を接合材料２４、２５にして半導体装置５０を製作した。微細凹凸面４を形成する際に、粗面層形成工程のイオン注入工程においては、１００ｋｅＶ、１ｘ１０１５ｃｍ−２の条件で４０Ａｒ＋を注入する。粗面層形成工程の酸化工程において、酸素雰囲気下、１１５０℃、１．５時間の条件で熱酸化を行う。粗面層形成工程の酸化膜除去工程において、ＨＦ：Ｈ２Ｏ＝１：５０のフッ化水素酸水溶液にて、実施の形態１の半導体装置５０においては２０分のエッチング処理を行い、微細凹凸面４を有する粗面層１５を備えた半導体装置５０（実施例１）を製造した。
【００３３】
粗面層形成工程の酸化膜除去工程において、ＨＦ：Ｈ２Ｏ＝１：５０のフッ化水素酸水溶液にて、実施の形態２の半導体装置５０においては１０分のエッチング処理を行い、微細凹凸面４を有する粗面層１６を備えた半導体装置５０（実施例２）を製造した。粗面層１６の酸化膜１１の厚さは、約１５ｎｍである。実施例１の半導体装置５０及び実施例２の半導体装置５０は、ベース板２６の半導体装置５０が搭載された面と逆側の面に、金属箔が裏面に貼付された絶縁シート２７が固定された。金属箔は、半導体装置５０の裏面側に露出している。
【００３４】
封止樹脂６は、フィラを分散したエポキシ樹脂を用いて、リード部材２８、２９の端部（アウターリード部）と放熱面となる絶縁シート２７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樹脂封止工程を行った。絶縁樹脂膜２は、非感光ポリイミド（ＨＤマイクロ製：ＰＩＸ３４００）を用いて、形成した。
【００３５】
［比較例１］
比較例１の半導体装置は、実施例１及び実施例２のような粗面層１５、１６が形成されないＭＯＳＦＥＴである半導体素子が搭載されたものであり、この粗面層１５、１６がない以外は実施例１及び実施例２の半導体装置５０と同じである。
【００３６】
実施例１及び実施例２の半導体装置５０と、比較例１の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以下のように実施した。半導体装置５０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は以下のように実施した。まず、半導体素子１０にその表面の温度が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１０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。各試験による封止樹脂６に剥離が発生した剥離発生サイクル数を、図１５に示した。図１５は本発明の半導体装置及び比較例の半導体装置の試験結果を示す図である。
【００３７】
パワーサイクル試験の結果を説明する。比較例１の半導体装置では、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。これに対して、実施例１及び実施例２の半導体装置５０では、剥離発生サイクル数が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キロサイクルを超えていた。ヒートサイクル試験の結果を説明する。比較例１の半導体装置では、ヒートサイクル試験の初期から３００サイクルの間に剥離が観察された。これに対して、実施例１の半導体装置５０では、剥離発生サイクル数が実用的な耐久性と考えられる１．８キロサイクルを超えており、実施例２の半導体装置５０では、剥離発生サイクル数が２．０キロサイクルを超えていた。
【００３８】
実施例１及び実施例２の半導体装置５０は、封止樹脂６で封止される半導体素子１０の表面の外周部に、微細凹凸面４を有する粗面層１５や粗面層１６を備えたので、比較例１の半導体装置に比べて、ヒートサイクル試験やパワーサイクル試験における剥離発生サイクル数が大幅に増加していた。したがって、実施例１及び実施例２の半導体装置５０は、比較例１の半導体装置と異なり、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６と半導体素子１０との接着信頼性が高く、実用的な耐久性を備えていた。なお、図１５には、ヒートサイクル試験及びパワーサイクル試験の実施後において、封止樹脂と半導体素子との接着界面における微小クラック発生の有無も記載した。実施例１、実施例２、比較例１のいずれの半導体装置においても、微小クラックは発生していなかった。
【００３９】
実施例１や実施例２のように、半導体素子１０を、ワイドバンドギャップ半導体材料であるＳｉＣにより形成した場合、この半導体素子１０（ＳｉＣデバイス）を搭載した半導体装置５０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５０においては、半導体装置５０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５０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。
【００４０】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を組み合わせたり、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】
【００４１】
１…主電極、２…絶縁樹脂膜（樹脂層）、３…半導体基板、４…微細凹凸面、５…裏面電極、６…封止樹脂、７…イオン注入層、１０、１０ａ、１０ｂ…半導体素子、１１…酸化膜、１３…凹凸部、１４…素子中央部、１５…粗面層、１６…粗面層、２５…接合材料、２６…ベース板、５０…半導体装置。
【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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