(57)【要約】【課題】放熱性を向上した半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る半導体装置は、上面に溝が形成された放熱部材と、前記溝を埋め前記放熱部材上に設けられた接合部材と、上面に設けられた発光部と下面に設けられた接合電極とを含み前記接合電極が前記接合部材を介して前記放熱部材に接合されている配線基板と、を備える。【選択図】図１
2014029967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に溝が形成された放熱部材と；
前記溝を埋め前記放熱部材上に設けられた接合部材と；
上面に設けられた発光部と下面に設けられた接合電極とを含み前記接合電極が前記接合部材を介して前記放熱部材に接合されている配線基板と；
を備えた半導体装置。
【請求項２】
前記放熱部材の溝は、前記接合部材によって全て埋め込まれている請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記放熱部材の全ての溝は、前記接合電極が前記接合部材で固定されている状態において、前記接合電極の外縁の内側に位置するように形成されている請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記放熱部材の一部の溝は、前記接合電極が前記接合部材で固定されている状態において、前記接合電極の外縁の外側に位置するように形成されている請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項５】
前記溝は、複数の第１溝部と、第１溝部と交差する複数の第２溝部と、を含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記接合部材の側面は、前記放熱部材側が拡がっているテーパが形成された請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
上面に溝が形成された放熱部材上に接合部材を設ける工程と；
上面に設けられた発光部と下面に設けられた接合電極とを含む配線基板を前記接合部材上に載置する工程と；
前記接合部材で前記溝を埋め、前記接合部材により前記接合電極と前記放熱部材とを接合する工程と；
を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記接合する工程は、
還元ガスを含む気体を用いて、前記接合部材の表面の酸化膜、前記接合電極の表面の酸化膜及び前記放熱部材の表面の酸化膜を還元する工程と、
前記接合部材を溶融させる工程と、
溶融した前記接合部材の内部に残存する気泡の量を減少させる工程と、
をさらに含む請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記接合する工程は、減圧雰囲気中で行う請求項７または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】
本発明の実施形態は、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の半導体素子（例えば、半導体発光素子）が高密度に実装された半導体装置がある。例えば、半導体発光素子の場合、通電される電流の７割程度が熱に変わることもある。このため、半導体装置においては、効率よく放熱させるための放熱経路の確保が不可欠である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８４６５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、放熱性を向上した半導体装置及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る半導体装置は、上面に溝が形成された放熱部材と、前記溝を埋め前記放熱部材上に設けられた接合部材と、上面に設けられた発光部と下面に設けられた接合電極とを含み前記接合電極が前記接合部材を介して前記放熱部材に接合されている配線基板と、を備える。
【０００６】
実施形態に係る半導体装置の製造方法は、上面に溝が形成された放熱部材上に接合部材を設ける工程と、上面に設けられた発光部と下面に設けられた接合電極とを含む配線基板を前記接合部材上に載置する工程と、前記接合部材で前記溝を埋め、前記接合部材により前記接合電極と前記放熱部材とを接合する工程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｅ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。
【図６】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するグラフ図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
【図１０】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、参考例の半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
【図１１】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、参考例の半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
【図１２】図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、参考例の半導体装置を例示する模式的断面図である。
【図１３】第１の実施形態に係る別の半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。
【図１４】図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は、第２の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。
【図１５】図１５（ａ）〜図１５（ｄ）は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式図である。
【図１６】第２の実施形態に係る別の半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。
【図１７】図１７（ａ）〜図１７（ｃ）は、第３の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。
【図１８】図１８（ａ）〜図１８（ｃ）は、第３の実施形態に係る別の半導体装置の構成を例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００９】
（第１の実施形態）  
図１（ａ）〜図１（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。  
図１（ａ）は、斜視図である。図１（ｂ）は、平面図である。図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図である。図１（ｄ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００１０】
図１（ａ）〜図１（ｃ）に表したように、半導体装置１（例えば、発光装置）には、放熱部材１１、接合部材１２、接合電極１３、配線基板１４、発光部１５、及び、コネクタ１６が設けられている。
【００１１】
放熱部材１１の上面１１ａには、溝１７が形成されている。接合部材１２は、放熱部材１１上に設けられる。接合部材１２は、溝１７を埋める。配線基板１４は、上面１４ｕと下面１４ｌとを有する。配線基板１４は、上面１４ｕに設けられた発光部１５と、下面１４ｌに設けられた接合電極１３と、を含む。接合電極１３は、接合部材１２を介して、放熱部材１１に接合されている。
【００１２】
放熱部材１１には、熱伝導率が高い材料（例えば、金属）が用いられる。放熱部材１１は、例えば、銅（Ｃｕ）を含む。放熱部材１１は、例えば、銅、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）及びモリブデン（Ｍｏ）からなる群より選択された少なくとも１つの金属を含む。放熱部材１１には、単一の材料、または、複合材料（コンポジット材料）を用いてもよい。放熱部材１１には、例えば、モリブデン層を銅層で挟んだ構造のように、複数の層を積層した構造を適用してもよい。
【００１３】
放熱部材１１の表面に、めっき層が設けられてもよい。めっき層は、放熱部材１１の表面の全体に設けられてもよく、一部の表面に設けられてもよい。表面の一部にめっき層を設ける場合、例えば、放熱部材１１の表面うちの接合部材１２と接する部分に、めっき層が設けられる。めっき層は、１層でもよく、２層以上でもよい。
【００１４】
めっき層が１層である場合は、めっき層は、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）及び金（Ａｕ）からなる群より選択された少なくとも１つの金属を含む。例えば、めっき層は、放熱部材１１に含まれる金属の拡散を抑制することが望ましい。これにより、めっき層を介した放熱部材１１と接合部材１２との接合部分において、材料の拡散による接合強度の劣化を抑制できる。よって、接合部分の長期信頼性が向上する。
【００１５】
めっき層が２層である場合は、めっき層に含まれる第１層には、例えば、ニッケルが用いられる。めっき層に含まれる第２層には、例えば、ニッケルとパラジウム（Ｐｄ）の積層（Ｎｉ／Ｐｄ）体、もしくは合金、銀を含む層、及び、金を含む層のいずれかが用いられる。この場合には、めっき層のうちで放熱部材１１側に設けられる第１層は、放熱部材１１に含まれる金属の拡散を抑制することが望ましい。第２層は、はんだ材との濡れ性を確保することが望ましい。
【００１６】
めっき層が３層である場合は、例えば、第１層はニッケルを含み、第２層はパラジウムを含み、第３層は、金を含む。めっき層のうちで放熱部材１１側に設けられる第１層は、放熱部材１１に含まれる金属の拡散を抑制することが望ましい。中間の第２層は、例えば、光反射特性を確保することが望ましい。第３層は、はんだ材との濡れ性を確保することが望ましい。  
めっきの方法は、電解めっきでもよいし、無電解めっきでもよい。放熱部材１１の形状は、例えば、板状である。放熱部材１１の上面１１ａは、例えば、矩形である。
【００１７】
放熱部材１１の上面１１ａに対して平行な１つの方向をＸ方向とする。上面１１ａに対して平行で、Ｘ方向に対して垂直な方向をＹ方向とする。上面１１ａに対して垂直な方向をＺ方向とする。
【００１８】
放熱部材１１の１つの側面は、Ｘ方向に平行である。放熱部材１１の別の側面は、Y方向に平行である。放熱部材１１のＸ方向の長さ及びＹ方向の長さは、例えば、各５０ｍｍである。放熱部材１１の厚さは、例えば、０．５〜１０ｍｍである。この例では、厚さは、例えば、２ｍｍである。実施形態は、これに限らず、放熱部材１１の寸法は、任意である。
【００１９】
図１（ｂ）〜図１（ｄ）に表したように、放熱部材１１の上面１１ａには、溝１７が設けられている。溝１７は、複数の第１溝部１７ｘと、第１溝部１７ｘと交差する複数の第２溝部１７ｙと、を含む。この例では、第１溝部１７ｘは、１つの方向（Ｘ方向）に延びている。そして、第２溝部１７ｙは、別の１つの方向（Ｙ方向）に延びている。この例では、第１溝部１７ｘ及び第２溝部１７ｙは、直線状に延びている。ただし、実施形態はこれに限らず、これらの溝部の少なくとも一部は、曲線状に延びても良い。これらの溝部は、曲線状の部分を有していても良い。第１溝部１７ｘが設けられ、第２溝部１７ｙが省略されても良い。
【００２０】
複数の第１溝部１７ｘと複数の第２溝部１７ｙとが互いに交差する。溝１７を上方から見た形状は、格子状である。  
複数の第１溝部１７ｘは、Ｙ方向に並ぶ。複数の第１溝部１７ｘどうしの間隔は、一定でも、一定でなくても良い。この例では、間隔は一定である。すなわち、第１溝部１７ｘは、周期的に設けられている。周期は、例えば、５０μｍ以上２ｍｍ以下である。この例では、周期は、１００μｍである。
【００２１】
複数の第２溝部１７ｙは、Ｘ方向に並ぶ。複数の第２溝部１７ｙどうしの間隔は一定でも良く、一定でなくても良い。この例では、間隔は、一定である。周期は、例えば、５０μｍ以上２ｍｍ以下である。この例では、周期は、１００μｍである。第１溝部１７ｘ及び第２溝部１７ｙの深さは、例えば、５μｍ以上２００μｍ以下である。この例では、２０μｍである。
【００２２】
第１溝部１７ｘの、第１溝部１７ｘが延びる方向に垂直な断面形状は、Ｖ字型である。第２溝部１７ｙの、第２溝部１７ｙが延びる方向に垂直な断面形状は、Ｖ字型である。Ｖ字を形成する２つの斜面の間の角度は、例えば、９０度である。なお、この角度は、９０度でなくてもよい。第１溝部１７ｘ及び第２溝部１７ｙの断面形状はＶ字型に限らない。断面形状は、半円形でもよいし、四角形でもよい。溝１７は、３つ以上の方向に延びる複数の溝部を含んでも良い。溝部の延びる方向は、放熱部材１１の配線基板１４の側面に対して、平行でもよく、垂直でもよく、傾斜してもよい。  
実施形態において、溝部の数、溝部の形状、及び、溝部の配置は任意である。
【００２３】
この例では、放熱部材１１上に、複数の突起３５が設けられている。突起３５の数は、例えば３以上である。突起３５は、例えば、後述する配線基板１４の角部の直下域に配置されている。突起３５の高さは、例えば、５０μｍ以上２００μｍ以下である。この例では、高さは、１００μｍである。突起３５の形状は、柱状または錐状である。突起の底面の外径は、例えば、５０μｍ以上２００μｍである。突起３５は、例えば、後述する接合部材１２の厚さを制御する。
【００２４】
突起３５は、必要に応じて設けられる。例えば、後述するはんだ材（接合部材１２）に金属粒子を混合してはんだの厚さを制御する場合には、突起３５は、省略しても良い。
【００２５】
接合部材１２は、放熱部材１１上に配置されている。接合部材１２は、溝１７を埋め込む。接合部材１２は、溝１７の直上域を覆っている。接合部材１２の下面には、溝１７の形状に沿う凸部が形成されている。凸部は、Ｘ方向に延びる複数の第１突条部１２ｘ、及び、Ｙ方向に延びる複数の第２突条部１２ｙを含む。
【００２６】
Ｘ−Ｙ平面（放熱部材１１の上面１１ａに対して平行な平面）に投影したときの接合部材１２の形状は、略矩形である。この例では、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、接合部材１２の外縁１２ｂの内側に、溝１７は位置している。外縁１２ｂは、溝１７と離隔している。外縁１２ｂは、溝１７と交差していない。接合部材１２の側面には、放熱部材１１の側が拡がったテーパ１２ｃが形成されている、テーパ１２ｃにおいては、側面が、下方ほど外側に拡がっている。接合部材１２の、上面１１ａと接する面の外縁が、接合部材１２の外縁１２ｂに対応する。
【００２７】
接合部材１２の側面の形状は、テーパ状には限らない。例えば、接合部材１２の側面は、「中狭状」または「中広状」でも良い。「中狭状」においては、上部及び下部に比べて中央部において、接合部材１２の幅（Ｘ−Ｙ平面に平行な長さ）が狭い。「中広状」においては、上部及び下部に比べて、中央部において、接合部材１２の幅が広い。接合部材１２の側面は、「垂直状」でも良い。「垂直状」においては、接合部材１２の幅は、厚さ方向において一定である。
【００２８】
接合部材１２の厚さは、例えば、２０μｍ以上２００μｍである。この例では、１００μｍである。接合部材１２には、例えば、はんだ材が用いられる。接合部材１２は、例えば、ＳｎＡｇＣｕ系はんだ、ＳｎＡｇ系はんだ、ＳｎＺｎ系はんだ、ＳｎＮｉ系はんだ、及び、ＳｎＣｕ系はんだからなる群より選択された少なくとも１つを含んでいてもよい。接合部材１２に用いられるはんだ材は、例えば、スズ（Ｓｎ）を含む。はんだ材は、例えば、ベースとしてのスズ（Ｓｎ）と、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ビスマス（Ｂｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、リン（Ｐ）の少なくともいずれかと、を含む混合材料を含む。接合部材１２においては、例えば、２００℃〜２５０℃の範囲に、固相線温度及び液相線温度を示す。
【００２９】
接合部材１２の厚さは、例えば、上述の放熱部材１１に形成した突起３５により、制御することができる。  
接合部材１２の厚さは、接合部材１２に分散される粒子により制御されても良い。  
接合部材１２中に、例えば、粒子（例えば金属粒子）が分散される。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、接合部材１２に含まれる金属粒子の密度は、例えば、１平方ｍｍ当たり０．２個以上１０個以下（例えば１個程度）である。金属粒子の平均的な粒径は、例えば５０〜２００μｍである。金属粒子には、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）及びＮｉの少なくともいずれかが用いられる。また、金属粒子は、複数の材料を含んでも良い。金属粒子は、例えば、Ｃｕの粒子と、その粒子の表面に設けられたＮｉコート層と、を含むことができる。このＮｉコート層は、拡散の抑制機能を有する。このように、金属粒子として、２層以上の金属層を含む粒子を用いることができる。金属粒子として、２種類以上の金属を混合した合金材料を使用してもよい。さらに、粒子として、樹脂またはセラミックの粒子を金属材料で表面コートしたものを使用してもよい。
【００３０】
配線基板１４は、接合部材１２上に配置されている。Ｘ−Ｙ平面に投影した配線基板１４の形状は、例えば、矩形である。この例では、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、配線基板１４の外縁１４ｂは、外縁１２ｂの内側に位置する。外縁１４ｂの内側に、溝１７は位置している。外縁１４ｂは、溝１７と離隔している。配線基板１４のＸ方向の長さ及びＹ方向の長さは、例えば、各３０ｍｍである。配線基板１４の厚さは、例えば、１００μｍ以上２ｍｍ以下である。この例では、厚さは、１ｍｍである。配線基板１４には、例えば、セラミックが用いられる。
【００３１】
配線基板１４の下面には、接合電極１３が設けられている。Ｘ−Ｙ平面に投影した接合電極１３の形状は、例えば、矩形である。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、接合電極１３の外縁１３ｂは、外縁１２ｂの内側に位置している。なお、後述するように、必要に応じて、接合電極１３は、外縁１２ｂと同サイズでもよい。外縁１３ｂの内側に、溝１７は位置している。外縁１３ｂは、溝１７と離隔している。接合電極１３のＸ方向の長さ及びＹ方向の長さは、例えば、各２９ｍｍである。この例では、第１溝部１７ｘのＸ方向の長さは、配線基板１４のＸ方向の長さよりも短く、接合電極１３のＸ方向の長さよりも短い。第１溝部１７ｘのＸ方向の長さは、例えば、２８ｍｍである。また、第２溝部１７ｙのＹ方向の長さは、配線基板１４のＹ方向の長さよりも短く、接合電極１３のＹ方向の長さよりも短い。第２溝部１７ｙのＹ方向の長さは、例えば、２８ｍｍである。接合電極１３の厚さは、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下である。この例では、接合電極１３の厚さは、５０μｍである。
【００３２】
接合電極１３には、熱伝導性の高い材料が用いられる。接合電極１３には、例えば、銅が用いられる。接合電極１３の表面には、めっき層が設けられてもよい。このめっき層には、例えば、厚さが１μｍ〜５μｍのＮｉ層と、厚さが０．０１μｍ〜０．５μｍの金層と、を含む積層構造が適用される。このめっき層の形成には、電解めっきまたは無電解めっきが用いられる。めっき層には、Ｎｉを含む層、Ｐｄを含む層、及び、Ａｕを含む層を含む３層構造を適用しても良い。このめっき層の形成には、例えば、無電解めっきまたは電解めっきが用いられる。めっき層として、Ａｇを含む１層の電解めっき層を用いてもよい。
【００３３】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。  
図２（ｂ）は、発光部１５の構成を例示する平面図である。図２（ａ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図である。
【００３４】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に表したように、発光部１５は、配線基板１４の上面１４ｕの上に設けられている。発光部１５は、例えば、光を発光する複数の半導体発光素子１５ａと、半導体発光素子１５ａの周囲を取り囲む枠１５ｂと、枠１５ｂの中に充填された封止樹脂１５ｃと、を含む。
【００３５】
半導体発光素子１５ａは、発光層（図示しない）を含む。発光層は、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）またはシリコン（Ｓｉ）またはガリウムヒ素（ＧａＡｓ）などの含む基材上に形成される。発光層を形成した後に、基材が除去されても良い。発光層には、例えば、ＧａＮなどの窒化物半導体（窒化物系化合物半導体）や、ＩｎＧａＡｌＰなどの化合物半導体など、各種の材料を用いることができる。  
配線基板１４の上面１４ｕには、回路配線１４ａが設けられている。半導体発光素子１５ａは、回路配線１４ａに接合されている。この接合には、例えば導電材料が用いられる。
【００３６】
半導体発光素子１５ａの上面は、例えば、各１ｍｍの辺を有する矩形である。半導体発光素子１５ａの厚さは、例えば、０．２ｍｍである。複数の半導体発光素子１５ａが、配線基板１４上に、配置されている。複数の半導体発光素子１５ａは、例えば、Ｘ方向及びＹ方向に沿って配置される。例えば、Ｘ方向に６個、Ｙ方向に６個、１ｍｍ間隔で、マトリクス状に、半導体発光素子１５ａが配置される。半導体発光素子１５ａの寸法、数、及び、配置は任意である。
【００３７】
枠１５ｂは、配線基板１４上に設けられる。枠１５ｂで囲まれた領域は、上方から見て、例えば矩形である。半導体発光素子１５ａは、枠１５ｂで囲まれた領域内に配置されている。枠１５ｂで囲まれた領域のＸ方向の長さ及びＹ方向の長さは、例えば、１６ｍｍ以上１８ｍｍ以下である。この本実施形態においては、例えば、Ｘ方向の長さは１６ｍｍであり、Ｙ方向の長さは１８ｍｍである。枠１５ｂの高さは半導体発光素子１５ａの高さよりも高く、０．７ｍｍ以上１．５ｍｍ以下（例えば、０．８ｍｍ）である。枠１５ｂの寸法及び配置は任意である。
【００３８】
枠１５ｂで囲まれた領域（空間）は、封止樹脂１５ｃにより充填されている。半導体発光素子１５ａは、封止樹脂１５ｃで封止されている。封止樹脂１５ｃは、例えば、波長変換部を含む。波長変換部は、半導体発光素子１５ａから放出される発光の一部を吸収し、発光の波長とは異なる波長を有する光を放出する。波長変換部には、例えば、蛍光体が用いられる。波長を変換することで、所望の色の光が得られる。
【００３９】
コネクタ１６は、配線基板１４上において、はんだ材により配線（回路配線１４ａ）の一端と接続されている。半導体発光素子１５ａを発光させるための電力は、コネクタ１６を介して供給される。なお、コネクタ１６を介さずに、電力供給のためのケーブルを配線基板１４に直接、はんだにより接続してもよい。コネクタ１６の形状は、例えば矩形である。コネクタ１６のＸ方向の長さ及びＹ方向の長さは、例えば４ｍｍ〜５ｍｍである。この例では、例えば、Ｘ方向の長さは４ｍｍであり、Ｙ方向の長さは５ｍｍである。コネクタ１６の高さは、例えば、１ｍｍである。これらの寸法は、任意である。
【００４０】
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示した例では、発光部１５として、複数の半導体発光素子１５ａが用いられているが、実施形態はこれには限定されない。半導体発光素子１５ａの数は、１でも良い。発光部１５には、１つ以上の半導体発光素子１５ａが設けられる。
【００４１】
発光部１５として、例えば、半導体発光素子がリードフレーム上に実装された半導体発光装置を用いても良い。発光部１５として、半導体発光素子が、樹脂などのパッケージ内に格納された半導体発光装置を用いても良い。実施形態において、このような半導体発光装置を配線基板１４の上に搭載しても良い。配線基板１４の上に搭載された半導体発光装置の数は、１でも２以上でもよい。
【００４２】
本実施形態に係る半導体装置１の製造方法の例について説明する。  
図３（ａ）〜図３（ｅ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式図である。  
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、側面図である。図３（ｃ）は、溝、接合電極及び接合部材シートを例示する透視平面図である。図３（ｄ）は、図３（ｃ）のＡ−Ａ’線断面図である。図３（ｅ）は、図３（ｃ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００４３】
図３（ａ）〜（ｅ）において、まず、半導体装置１に含まれる各部品が集合された集合体１ａを形成する。
【００４４】
まず、図３（ａ）に表したように、放熱部材１１を準備する。放熱部材１１の上面１１ａには、溝１７（この図では図示されていない）が形成されている。溝１７として、例えば、複数の第１溝部１７ｘ、及び、複数の第２溝部１７ｙが形成されている。放熱部材１１上に、複数の突起３５が形成されていてもよい。
【００４５】
次に、図３（ｂ）、図３（ｄ）及び図３（ｅ）に表したように、放熱部材１１の溝１７上に、接合部材シート１８を配置する。接合部材シート１８として、例えば、はんだシートが用いられる。
【００４６】
接合部材シート１８は、シート状である。接合部材シート１８は、接合材料を含んでいる。接合材料は、例えば、スズ（Ｓｎ）を含む。接合材料は、ベースとしてのスズ（Ｓｎ）と、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ビスマス（Ｂｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、リン（Ｐ）の少なくともいずれかと、を含む混合材料を含む。接合材料の量は、溝１７の容積よりも大きい量である。接合材料の量は、例えば、溝１７を埋め、放熱部材１１と接合電極１３との間に接合材料が一様に拡がる量である。接合部材シート１８の厚さは、例えば、５０μｍ〜３００μｍである。
【００４７】
接合部材シート１８は、複数の金属粒子（例えばニッケル（Ｎｉ）ボール）を含んでいてもよい。ニッケル（Ｎｉ）ボールの平均的な粒径は、例えば、５０μｍ〜２００μｍである。Ｘ−Ｙ平面に投影したときのニッケルボールの密度は、例えば、１平方ｍｍ当たり１個程度である。
【００４８】
図３（ｃ）に表したように、Ｘ−Ｙ平面に投影した接合部材シート１８の形状は、矩形である。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、接合部材シート１８の外縁１８ｂは、溝１７と交差している。すなわち、溝１７は、外縁１８ｂの内側に位置する部分と、外縁１８ｂの外側に位置する部分と、を含んでいる。
【００４９】
図３（ｂ）、図３（ｄ）及び図３（ｅ）に表したように、配線基板１４を準備する。配線基板１４上に、半導体発光素子１５ａを含む発光部１５が配置されている。配線基板１４上には、コネクタ１６が配置されている。配線基板１４の下面には、接合電極１３が形成されている。接合部材シート１８上に、配線基板１４を載置する。
【００５０】
図３（ｃ）に表したように、Ｘ−Ｙ平面に投影した接合電極１３の形状は、例えば、矩形である。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、接合電極１３の外縁１３ｂを、接合部材シート１８外縁１８ｂの外側に位置させる。また、外縁１３ｂの内側に、溝１７を位置させる。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、外縁１３ｂと溝１７とは、互いに離隔する。
【００５１】
Ｘ−Ｙ平面に投影した配線基板１４の形状は、例えば、矩形である。Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、配線基板１４の外縁１４ｂの内側に、溝１７を位置させる。外縁１４ｂと溝１７とは、互いに離隔する。
【００５２】
このようにして、放熱部材１１、接合部材シート１８、接合電極１３、配線基板１４及び発光部１５により、例えば、集合体１ａが形成される。集合体１ａは、半導体装置１となる。半導体装置１は、例えばＣＯＢ（Chip on board）型である。
【００５３】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する断面図である。  
図４（ａ）に表したように、チャンバー２０の内部には、複数のキャリアステージ２１が設けられている。チャンバー２０内において、一部のキャリアステージ２１の下方には、ヒータ２２が設けられている。また、別のキャリアステージ２１の下方には、冷却プレート２４が設けられている。  
図４（ｂ）に表したように、部品の集合体１ａを、チャンバー２０内に導入する。部品の集合体１ａをキャリアステージ２１上に配置する。
【００５４】
ヒータ２２は、上下に移動可能である。ヒータ２２をキャリアステージ２１に近づける、または、ヒータ２２をキャリアステージ２１に接触させる。これにより、キャリアステージ２１上に搭載された部品の集合体１ａが加熱される。キャリアステージ２１には、温度計測器２３が設けられている。温度計測器２３として、例えば熱電対が用いられる。キャリアステージ２１とヒータ２２との間の距離を変化させることにより、集合体１ａの温度を制御する。  
冷却プレート２４の上のキャリアステージ２１に、集合体１ａ（または半導体装置１）が配置されるときに、冷却される。
【００５５】
図５は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するフローチャート図である。  
図５は、還元ガスを用いた減圧リフロープロセスを例示している。  
図６は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示するグラフ図である。  
図６は、減圧リフロープロセスにおける圧力プロファイル及び温度プロファイルを例示するグラフ図である。横軸は時間であり、縦軸は、圧力または温度を示す。  
図７（ａ）〜図７（ｄ）、図８（ａ）〜図８（ｄ）、及び、図９（ａ）〜図９（ｃ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
【００５６】
図５のステップＳ０、図６の時間ｔ０及び図７（ａ）に示したように、チャンバー２０の内部を減圧した後に不活性ガス２５を充填する。減圧時の圧力は、例えば、５００パスカル（Ｐａ）である。不活性ガス２５として、例えば、窒素（Ｎ２）が用いられる。不活性ガス２５の充填により、チャンバー２０の内部の圧力Ｐを、大気圧以下、例えば、９００００パスカル（Ｐａ）にする。減圧と充填とを、２回繰り返す。接合部材シート１８、接合電極１３及び放熱部材１１の表面には、酸化膜が形成されている。上記の処理により、後述する加熱によって酸化膜の厚さが増加することが抑制される。
【００５７】
次に、図５のステップＳ１及び図６の時間ｔ１に示すように、集合体１ａを搭載したキャリアステージ２１を、ヒータ２２の上方である加熱ゾーンに搬送する。  
次に、図５のステップＳ２、図６の時間ｔ２及び図７（ｂ）に示すように、予備加熱温度まで集合体１ａの温度を上昇させる。温度Ｔを、還元するための所定の温度まで上昇させる。所定の温度は、例えば、１５０℃以上であり、かつ、接合材料（例えば、はんだ）の融点以下である。加熱は、例えば、ヒータ２２の上面を、キャリアステージ２１の下面に接触させることにより行う。接合部材シート１８が接合材料としてスズ（Ｓｎ）を含む場合には、所定の温度は、２２０℃以下である。所定の温度は、好ましくは、１５０℃〜１９０℃の間の温度である。所定の温度は、例えば、１９０℃である。
【００５８】
次に、図５のステップＳ３、図６の時間ｔ３及び図７（ｃ）に示すように、温度を維持しながら、チャンバー２０の内部を減圧する。これにより、チャンバー２０の内部の不活性ガスを除去して、減圧雰囲気２６とする。減圧時の圧力は、例えば、５００パスカル（Ｐａ）である。
【００５９】
次に、図５のステップＳ４、図６の時間ｔ４及び図７（ｄ）に示すように、還元ガス２７を含む気体をチャンバー２０の内部に、一定の圧力になるまで導入した後、その状態を一定時間保持する。還元ガス２７として、例えば、ギ酸（ＨＣＯＯＨ）のガスが用いられる。ギ酸ガスを含む気体は、液体のギ酸が充填されたタンク中に、窒素（Ｎ２）をバブリングすることにより形成される。これにより、ギ酸ガスと窒素とを含む気体が形成される。この気体は、例えば、ガス体積比で、５％以下（例えば、１％）で、ギ酸ガスを含有する。ギ酸ガスを含む気体をチャンバー２０の内部に導入する。なお、還元ガス２７は、ギ酸ガスに限らない。還元ガス２７として、例えば、水素（Ｈ２）を用いてもよい。
【００６０】
図８（ａ）に表したように、還元ガス２７の導入により、接合部材シート１８の接合材料の酸化物、及び、接合電極１３の表面の酸化物、及び、放熱部材１１の表面の酸化物に対して、還元反応が起こる。接合材料の酸化物は、例えば、スズ（Ｓｎ）の酸化物である。接合材料の酸化物は、ベースとしてのスズ（Ｓｎ）と、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ビスマス（Ｂｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、リン（Ｐ）の少なくともいずれかと、を含む混合材料の酸化物である。
【００６１】
ギ酸（ＨＣＯＯＨ）と、接合材料２８の酸化物（ＭＯ）と、における還元反応は、例えば、
ＨＣＯＯＨ＋ＭＯ  →  Ｍ＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２        （１）
の（１）式で表される。
【００６２】
所定の時間、還元反応を生じさせた後に、図５のステップＳ５、図６の時間ｔ５及び図８（ｂ）に示すように、加熱し、所定の時間その温度を保持する。加熱の温度は、接合部材シート１８の接合材料２８の融点以上である。加熱の温度は、接合材料２８の液相線温度以上である。接合部材シート１８がはんだ材の場合には、加熱の温度は、例えば、液相線温度よりも２０℃〜３０℃程度高い温度である。加工点の温度バラツキを考慮して、加熱の温度は、確実なはんだの溶融が得られる温度とする。実施例では、加熱のピーク温度は、例えば２５０℃である。これにより、接合部材シート１８の接合材料２８（例えば、はんだ）は、溶融する。
【００６３】
溶融した接合材料２８は、放熱部材１１と接合電極１３との間で濡れ拡がる。溶融した接合材料２８は、溝１７を埋め、溝１７の直上域を覆う。例えば、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、溶融した接合材料２８の外縁２８ｂは、外縁１４ｂの外側である。
【００６４】
必要に応じて、治具などにより配線基板１４を加圧して、はんだ（溶融した接合材料２８）を接合電極１３の全体に押し広げても良い。これにより、接合材料２８の厚さは、放熱部材１１の表面に形成された突起３５の高さに対応する厚さとなる。または、接合材料２８の厚さは、はんだ中に混入した金属粒子のサイズに対応する厚さとなる。接合材料２８の厚さの精度が向上する。
【００６５】
この状態において、接合材料２８の外縁２８ｂは、溝１７と離隔する。また、溶融した接合材料２８の側面に、放熱部材１１側が拡がっているテーパが形成される。接合材料２８の特性、放熱部材１１の材料と表面状態、ガス雰囲気や温度などの条件によっては、接合材料２８の側面は、垂直形状になる場合もある。また、側面は、中狭状、または中広状となる場合もある。
【００６６】
図８（ｃ）に表したように、溶融した接合材料２８の内部には、必ず気泡２９が発生する。気泡２９が発生する原因は、例えば、以下の３つを含む。  
１番目の原因は、集合体１ａを形成する材料の隙間にもともとあったガスである。このガスは、「巻き込みボイド」と呼ばれる。  
２番目の原因は、還元しきれなかった金属表面酸化膜にトラップされたガスである。酸化膜の部分では、はんだが他の材料に濡れないため、減圧しても酸化膜近傍の気泡は排除できない。  
３番目の原因は、上述した（１）式の還元反応により発生した水蒸気（Ｈ２Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）を含むガスである。
【００６７】
次に、図５のステップＳ６、図６の時間ｔ６及び図８（ｄ）に示すように、温度を維持しながら、チャンバー２０の内部を減圧する。チャンバー２０の内部は、減圧雰囲気２６となる。減圧時の圧力は、例えば、５００パスカル（Ｐａ）である。
【００６８】
図９（ａ）に表したように、チャンバー２０の内部を減圧することにより、溶融した接合材料２８の内部に残存する気泡２９を、溶融した接合材料２８の外部へ排出させる。このようにして、接合材料２８の中に残存する気泡２９の体積を減らすことができる。気泡２９の数が減少する。
【００６９】
次に、図５のステップＳ７、図６の時間ｔ７及び図９（ｂ）に示すように、温度を維持したまま、不活性ガス２５をチャンバー２０の内部に導入する。このときのチャンバー２０の内部の圧力は、大気圧以下であり、例えば、９００００パスカル（Ｐａ）である。
【００７０】
次に、図５のステップＳ８、図６の時間ｔ８及び図９（ｃ）に示すように、キャリアステージ２１を冷却プレート２４上に配置する。これにより、キャリアステージ２１上の部品の集合体１ａを冷却する。溶融した接合材料２８を凝固させ、接合部材１２とする。このようにして、図１に示す半導体装置１が形成される。
【００７１】
本実施形態に係る半導体装置１においては、放熱部材１１の上面１１ａに、溝１７が形成されている。よって、還元ガス２７は、溝１７を介して接合部材シート１８の表面に到達することができる。これにより、接合部材シート１８の表面酸化膜、接合電極１３の表面酸化膜、及び、放熱部材１１の表面酸化膜の還元反応を効率よく行うことができる。よって、接合部材１２の溶融時に、表面酸化膜による阻害を抑制して、接合部材１２と接合電極１３との接合、及び、接合部材１２と放熱部材１１との接合を確実に行うことができる。接合部材１２としてはんだ材を使用する場合、表面酸化膜が残存することによる、接合電極１３とはんだとの濡れ不良と、放熱部材１１とはんだとの濡れ不良と、を抑制できる。これにより、接合不良が抑制された接合部を得ることができる。
【００７２】
表面酸化膜が残存すると、接合後の接合部材１２中に気泡２９が残存しやすい。本実施形態においては、気泡２９の残存が抑制された接合部を得ることができる。
【００７３】
本実施形態においては、残存する気泡２９が少ない。残存する気泡２９の内部には、例えば、還元ガスが含まれる。気泡２９の内部には、例えば、還元ガスが表面酸化膜を還元することによって生成される反応物が含まれる。気泡２９の内部には、例えば、還元ガスと不活性ガスとの混合ガス（例えば、ギ酸ガスと窒素ガスの混合ガス、または、水素ガスと窒素ガスとの混合ガスなど）が含まれる。
【００７４】
実施形態においては、接合不良（特に、はんだ材を使用する場合には濡れ不良）を抑制し、気泡２９の量を減らす。これにより、接合部の機械的な強度や熱伝導率を向上させることができる。
【００７５】
実施形態においては、減圧雰囲気２６中で、接合材料２８を溶融している。これにより、溶融された接合材料２８の中に形成される気泡２９の量を少なくするすることができる。さらに、放熱部材１１の上面に形成された溝１７を介して効率よく気泡２９を外部に排出することができる。これにより、半導体装置１の接合部における気泡２９の残存を抑制することができる。よって、接合部の機械的な強度や熱伝導率を向上させることができる。
【００７６】
このように、接合部の機械的な強度や熱伝導率を向上させることによって、半導体装置１の機械的な信頼性を向上させ、放熱性も向上させることができる。そして、動作信頼性も向上する。
【００７７】
還元ガス２７としてギ酸ガスを用いると、水素を用いる場合よりも低い温度で還元反応が生じる。よって、例えば、製造のランニングコストを低減することができる。また、接合部材１２（接合材料２８）として融点が低い材料を用いることができ、接合材料２８のための材料の選択の範囲を拡げることができる。さらに、低い温度で還元反応を生じさせることができるので、半導体装置１の汚染を抑制することができる。
【００７８】
ギ酸は、爆発性のある水素よりも危険性が低いので、設備にかかるコストを低減することができる。また、接合電極１３が銅（Ｃｕ）を含む場合において、銅（Ｃｕ）の表面の防錆剤をギ酸で除去できる。これにより、接合強度を向上させることができる。
【００７９】
接合材料２８の量は、溝１７の容積よりも大きい。接合材料２８の量は、溝１７を埋め、放熱部材１１と接合電極１３との間に一様に拡がる量である。はんだ量が不足すると、接合部材１２の突条部に気泡が残存する。接合材料２８の量を上記に設定することで、この気泡の残存を抑制することができる。
【００８０】
還元反応にギ酸ガスを用いており、還元反応にフラックスを用いていない。これにより、還元反応後にフラックス除去の洗浄をする必要がない。よって、生産コストを低減し、汚染を低減することができる。
【００８１】
（第１参考例）
第１参考例では、還元ガスの代わりにフラックスを用いて、はんだの還元反応を行う。  図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、参考例の半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。
【００８２】
図１０（ａ）に表したように、本参考例の部品の集合体１０１ａにおいて、放熱部材１１の上面１１ａに溝が形成されていない。そして、放熱部材１１と配線基板１４との間には、接合部材シートの代わりに、粒状のはんだ３１とフラックス３２とを混合したはんだペーストを配置している。
【００８３】
本参考例において、図１０（ｂ）に表したように、部品の集合体１０１ｂにおいて、放熱部材１１と配線基板１４との間に、フラックス３２を表面に塗布したはんだシート３３を配置してもよい。
【００８４】
本参考例においても、実施形態と同様に、図４（ａ）及び図７（ａ）に関して説明したように、部品の集合体１０１ａを、チャンバー２０内に導入する。そして、チャンバー２０の内部に不活性ガス２５を充填する。
【００８５】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、参考例の半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。  
図１１（ａ）に表したように、加熱する。この加熱により、フラックス中の還元剤で、接合部材の表面酸化膜が還元される。加熱の温度は、例えば、１５０℃以上であって、使用するはんだの融点以下である。フラックス３２により、はんだ３１に含まれる接合材料の表面酸化物、接合電極の表面酸化膜、及び、放熱部材の表面酸化膜を還元する。
【００８６】
次に、図１１（ｂ）に表したように、所定の時間の還元反応を行った後、はんだ３１の融点以上に加熱する。これにより、はんだペーストにおけるはんだ３１を溶融させる。溶融したはんだ３１は、放熱部材１１と配線基板１４との間で拡がる。その後、温度を維持しながら、チャンバー２０の内部を減圧する。圧力は、例えば、５００パスカル（Ｐａ）である。
【００８７】
次に、本実施形態と同様に、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に関して説明したように、温度を維持したまま、不活性ガス２５をチャンバーの内部に導入する。これにより、チャンバー２０の内部の圧力を９００００パスカル（Ｐａ）にする。キャリアステージ２１を冷却プレート２４上に配置する。溶融したはんだ３４を凝固させる。このようにして、第１参考例の半導体装置が形成される。
【００８８】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、参考例の半導体装置を例示する模式的断面図である。
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に表したように、第１参考例の半導体装置１０１及び１０２においては、はんだ３４をフラックス３２により還元させる。よって、はんだ３４の側面にフラックス残渣３２ａが付着する。したがって、洗浄工程が必要になる。このため、生産コストが増加する。
【００８９】
発光部１５に用いられるシリコーン樹脂の表面は、付着性が高い。発光部１５において、シリコーン樹脂で封止されている場合、封止部（封止樹脂１５ｃ）の表面に、フラックスの残渣が再付着する。これにより、半導体装置の光学特性が低下することがある。また、例えば、シリコーン樹脂中にフラックス残渣などの不純物が混入する。これにより、半導体装置の信頼性が低下することがある。
【００９０】
また、はんだ３４を溶融させているときに、フラックス３２が突沸する。これにより、はんだ３４を含んだはんだボール３４ａが飛散する。はんだボール３４ａが、ねじ止めなどの固定部に飛散すると、固定ができなくなる場合がある。また、電気的な短絡を引き起こすこともある。
【００９１】
さらに、チャンバー２０の内部に、フラックスまたはフラックスを溶かす溶剤が飛散すると、チャンバー２０の内部を減圧することが困難となる。さらに、発光部１５（例えば半導体発光素子１５ａを含む）の汚染原因になる。これにより、信頼性が低下する。
【００９２】
（第２参考例）  
第２参考例では、はんだシート３３を還元ガスにより還元し、放熱部材１１の上面１１ａに溝１７が形成されていない。  
図１２（ｃ）は、参考例の半導体装置の製造方法を例示する模式的断面図である。  
図１２（ｃ）に表したように、第２参考例においては、放熱部材１１の上面には、溝１７が形成されていない。  
本実施形態と同様に、図５に例示した処理を行う。
【００９３】
第２参考例においては、放熱部材１１の上面に溝１７が形成されていないため、接合電極１３と接合部材１２との界面、及び、接合部材１２と放熱部材１１との界面に隙間がない。このため、還元ガスが、接合部材シート１８の表面に浸透しにくい。よって、還元反応が十分に起こらず、例えば、接合部材１２の表面酸化膜が十分に除去できない。このため、接合部材１２と接合電極１３との接合、及び、接合部材１２と放熱部材１１との接合が適切に行われない。さらに、気泡２９をトラップしやすく、接合部材１２内の気泡２９の残存量を少なくすることが困難である。
【００９４】
第２参考例においては、放熱部材１１の上面１１ａに溝１７が形成されている場合に比べて、気泡２９の通路が確保できない。よって、溶融した接合材料２８中の気泡２９を除去することが困難である。接合部材１２に残る気泡２９が多いと、接合部の機械的な強度や熱伝導率が低下する。これにより、半導体装置の放熱性を向上することが困難である。また、接合部に大量の気泡２９が含まれると、配線基板１４と放熱部材１１との間の接合強度が低下する。
【００９５】
図１３は、第１の実施形態に係る別の半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１３に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置においては、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、接合部材１２の外縁１２ｂが、接合電極１３の外縁１３ｂと、実質的に重なる。接合電極１３は、外縁１２ｂと同サイズである。例えば、接合部材１２の面積は、接合電極１３の面積と実質的に同じである。これ以外は、半導体装置１と同様である。この例においても、放熱性を向上することができる。
【００９６】
（第２の実施形態）
本実施形態においては、配線基板１４の外縁１４ｂの外側にも、溝１７の一部が位置する。  
図１４（ａ）〜図１４（ｄ）は、第２の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。  
図１４（ａ）は、斜視図である。図１４（ｂ）は、平面図である。図１４（ｃ）は、図１４（ｂ）のＡ−Ａ’線断面図である。図１４（ｄ）は、図１４（ｂ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００９７】
図１４（ａ）〜図１４（ｄ）に表したように、本実施形態に係る半導体装置２においても、放熱部材１１、接合部材１２及び配線基板１４が設けられている。配線基板１４には、接合電極１３と、発光部１５と、が設けられている。
【００９８】
図１４（ａ）に表したように、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、接合電極１３の外縁１３ｂ及び配線基板１４の１４ｂは、溝１７と交差している。すなわち、溝１７は、外縁１３ｂ及び外縁１４ｂの内側に位置する部分と、外縁１８ｂの外側に位置する部分と、を含んでいる。これ以外の構成は、半導体装置１と同様である。
【００９９】
半導体装置２の製造方法の例について説明する。  
図１５（ａ）〜図１５（ｄ）は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する模式図である。  
図１５（ａ）は、溝１７、接合電極１３及び接合部材シート１８を透視した平面図である。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である、図１５（ｃ）は、図１５（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。図１５（ｄ）は、図１５（ａ）のＡ−Ａ’線に相当する別の例を示す断面図である。
【０１００】
図１５（ａ）に表したように、接合部材シート１８及び配線基板１４を放熱部材１１の上に配置する。この例では、接合電極１３の外縁１３ｂを、接合部材シート１８の外縁１８ｂの外側に位置させる。外縁１３ｂは、外縁１４ｂの内側に位置している。外縁１４ｂを溝１７と交差させる。  
このようにして、半導体装置２となる、部品の集合体２ａが形成される。  
第１の実施形態と同様に、図５に関して説明した処理を行う。これにより、図１４（ａ）〜図１４（ｄ）に例示した半導体装置２が製造される。
【０１０１】
本実施形態においては、第１溝部１７ｘの端部及び第２溝部１７ｙの端部は、接合電極１３の外縁１３ｂ及び配線基板１４の外縁１４ｂの外側に位置している。よって、配線基板１４に覆われていない放熱部材１１の上面１１ａから還元ガスを効率良く取り込むことができる。よって、接合部材シート１８を効率よく還元することができる。
【０１０２】
本実施形態においては、配線基板１４に覆われていない放熱部材１１の上面１１ａから気泡２９を効率良く排出させることができる。例えば、気泡２９の排出時間が短縮する。溝１７は、接合部材１２の外縁１２ｂの下部にも設けられている。これにより、放熱部材１１との接合強度を向上することができる。本実施形態において、上記の他、第１の実施形態に関して説明した特性及び効果も得られる。
【０１０３】
図１５（ｄ）に表したように、本実施形態において、接合部材シート１８の外縁１８ｂは、接合電極１３の外縁１３ｂの外側でも良い。さらに、接合部材シート１８の外縁１８ｂは、配線基板１４の外縁１４ｂの外側でも良い。本実施形態において、外縁１８ｂの位置は、外縁１３ｂの位置と一致していても良く、内側でも良く、外側でも良い。外縁１８ｂの位置は、外縁１４ｂの位置と一致していても良く、内側でも良く、外側でも良い。
【０１０４】
図１６は、第２の実施形態に係る別の半導体装置の構成を例示する模式的断面図である。
図１６に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置においては、接合部材１２の外縁１２ｂは、接合電極１３の外縁１３ｂの外側である。さらに、外縁１２ｂは、配線基板１４の外縁１４ｂの外側である。すなわち、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、接合部材１２は、配線基板１４と重なる部分（内側部分１２ｉ）と、重ならない部分（外側部分１２ｏ）と、を有している。接合部材１２の外側部分１２ｏの上面は、接合電極１３の下面１３ｌよりも上に位置する。この例では、外側部分１２ｏの上面は、配線基板１４の下面１４ｌよりも上に位置する。
【０１０５】
例えば、接合時に、治具などにより配線基板１４を加圧して、はんだ（溶融した接合材料２８）を押し広げる。接合時に用いた接合部材シート１８の厚さよりも、接合後の放熱部材１１と配線基板１４との間の距離が短くなる場合がある。接合後において、配線基板１４の周囲にはみ出したはんだの高さが、断面視で接合電極１３の位置よりも高くなる。さらに、配線基板１４の周囲のはんだの高さが、配線基板１４の下面１４ｌよりも高くなることがある。  
このような構成を有する半導体装置においても、放熱性を向上することができる。
【０１０６】
本実施形態において、後述する図１８（ａ）〜図１８（ｃ）に示す例のように、複数の溝部（第１溝部１７ｘと第２溝部１７ｙ）の交差部の一部は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、接合電極１３の外縁１３ｂの外側に位置しても良い。また、交差部の一部が、配線基板１４の外縁１４ｂの外側に位置していても良い。
【０１０７】
（第３の実施形態）  
図１７（ａ）〜図１７（ｃ）は、第３の実施形態に係る半導体装置の構成を例示する模式図である。  
図１７（ａ）は、透視平面図である。１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。図１７（ｃ）は、図１７（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【０１０８】
図１７（ａ）〜図１７（ｃ）に表したように、本実施形態に係る半導体装置３においても、放熱部材１１、接合部材１２及び配線基板１４が設けられている。配線基板１４には、接合電極１３と、発光部１５と、が設けられている。
【０１０９】
図１７（ａ）に表したように、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、接合電極１３の外縁１３ｂ及び配線基板１４の外縁１４ｂは、溝１７と交差している。接合部材１２の外縁１２ｂも溝１７と交差している。接合部材１２の外縁１２ｂは、接合部材１２のうちの、放熱部材１１の上面１１ａの高さの面の外縁である。溝１７のうちの、外縁１２ｂの外側に位置する部分は、接合部材１２となる接合材料２８により埋められている。これ以外の構成は、半導体装置１と同様なので説明を省略する。
【０１１０】
半導体装置３の製造において、溶融した接合部材シート１８の外縁１８ｂを、配線基板１４の外縁１４ｂの外側に拡げる。そして、外縁１８ｂを溝１７と交差する位置に留まらせる。これにより、接合部材１２の外縁１２ｂを溝１７と交差させる。そして、溝１７のうちの、外縁１２ｂの外側の部分に、溶融した接合材料２８を流入させる。これにより、溝１７のうちの、外縁１２ｂの外側の部分を接合材料２８で埋める。
【０１１１】
このように、半導体装置３において、溝１７が、接合部材１２の外縁１２ｂの外側にも形成されている。このため、溝１７のうちで、接合部材１２に覆われていない部分から、より多くの還元ガス２７を取り込むことができる。また、接合部材１２に覆われていない部分から、より多くの気泡２９を排出することができる。本実施形態においては、上記の他に、第１の実施形態に関して説明した特性も得られる。
【０１１２】
図１８（ａ）〜図１８（ｃ）は、第３の実施形態に係る別の半導体装置の構成を例示する模式図である。  
図１８（ａ）は、透視平面図である。１８（ｂ）は、図１８（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。図１８（ｃ）は、図１８（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【０１１３】
図１８（ａ）〜図１８（ｃ）に表したように、本実施形態に係る別の半導体装置においても、放熱部材１１、接合部材１２及び配線基板１４が設けられている。配線基板１４には、接合電極１３と、発光部１５と、が設けられている。
【０１１４】
図１８（ａ）に表したように、溝１７の一部は、配線基板１４の外縁１４ｂの外側に設けられている。複数の第１溝部１７ｘのうちの２つが、Ｙ方向における外縁１４ｂの外側に設けられている。複数の第２溝部１７ｙのうちの２つが、Ｘ方向における外縁１４ｂの外側に設けられている。
【０１１５】
複数の溝部（第１溝部１７ｘと第２溝部１７ｙ）の交差部の一部は、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、接合電極１３の外縁１３ｂの外側に位置し、配線基板１４の外縁１４ｂの外側に位置している。複数の溝部の交差部の一部は、はんだフィレットの外形の外側に位置していてもよい。
【０１１６】
この例では、溝１７がはんだ（接合部材１２）と交わるので、はんだフィレットの外形は、接合電極１３の外形と同じでも良い。はんだフィレットの外形は、配線基板１４の外側に位置していなくても良い。
【０１１７】
本実施形態においても、図１５（ｄ）に関して説明したのと同様に、接合部材シート１８の外縁１８ｂの位置は、外縁１３ｂの位置と一致していても良く、内側でも良く、外側でも良い。外縁１８ｂの位置は、外縁１４ｂの位置と一致していても良く、内側でも良く、外側でも良い。  
本実施形態によっても、放熱性が向上した半導体装置が提供できる。
【０１１８】
（第４の実施形態）  
本実施形態は、半導体装置の製造方法に係る。  
本製造方法は、上面１１ａに溝１７が形成された放熱部材１１上に、接合部材１２を設ける工程を含む。本製造方法は、配線基板１４を接合部材１２上に載置する工程を含む。配線基板１４は、配線基板１４の上面１４ｕに設けられた発光部１５と、配線基板１４の下面１４ｌに設けられた接合電極１３と、とを含む。本製造方法は、接合部材１２で溝１７を埋め、接合部材１２により接合電極１３と放熱部材１１とを接合する工程をさらに含む。
【０１１９】
すなわち、例えば、図５、図６、図７（ａ）〜図７（ｄ）、図８（ａ）〜図８（ｄ）、及び、図９（ａ）〜図９（ｃ）に関して説明した処理を行う。  
例えば、上記の接合する工程は、還元ガスを含む気体を用いて、接合部材１２の表面の酸化膜、接合電極１３の表面の酸化膜、及び、放熱部材１１の表面の酸化膜を還元する工程をさらに含むことができる。例えば、接合する工程は、接合部材１２を溶融させる工程をさらに含むことができる。接合する工程は、溶融した接合部材の内部に残存する気泡の量を減少させる工程をさらに含むことができる。
【０１２０】
上記の接合する工程（例えば溶融させる工程）は、例えば、減圧した雰囲気（圧力が大気圧よりも低い雰囲気）中で行う。たとえば、上記の接合する工程は、接合部材１２を溶融させ、溶融した接合部材１２で、溝１７の全てを埋めることを含む。
【０１２１】
上記の接合する工程（例えば溶融させる工程）は、溶融した接合部材１２で溝１７を埋め、溶融した接合部材１２の、放熱部材１１の上面１１ａと接する面の外縁１１ｂを、例えば、溝１７と離隔する位置まで拡げることを含む。
【０１２２】
上記の製造方法の１つの例においては、放熱部材１１の上面１１ａに対して平行な平面（Ｘ−Ｙ平面）に投影したときに、接合部材１２の外縁１２ｂは、溝１７と交差するように形成されている。  
上記の製造方法の１つの例においては、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、配線基板１４の外縁１４ｂは、溝１７と離隔しているように形成されている。  
上記の製造方法の１つの例においては、Ｘ−Ｙ平面に投影したときに、配線基板１４の外縁１４ｂは、溝１７と交差しているように形成されている。  
本実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、放熱性の高い半導体装置の製造方法を提供できる。  
以上説明した実施形態によれば、放熱性を向上し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。
【０１２３】
本願明細書において、「上に設けられる状態」は、直接上に接して設けられる状態の他に、間に他の要素が挿入される状態も含む。「下上に設けられる状態」は、直接下に接して設けられる状態の他に、間に他の要素が挿入される状態も含む。  
本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。
【０１２４】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、半導体装置に含まれる放熱部材、接合部材、配線基板、発光部、接合電極及び半導体発光素子などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【０１２５】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。  
その他、本発明の実施の形態として上述した半導体装置及びその製造方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての半導体装置及びその製造方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。  
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１２６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２７】
１、２、３…半導体装置、  １ａ、２ａ…集合体、  １１…放熱部材、  １１ａ…上面、  １１ｂ…外縁、  １２…接合部材、  １２ｂ…外縁、  １２ｃ…テーパ、  １２ｉ…内側部分、  １２ｏ…外側分部、  １２ｘ…第１突条部、  １２ｙ…第２突条部、  １３…接合電極、  １３ｂ…外縁、  １３ｌ…下面、  １４…配線基板、  １４ａ…回路配線、  １４ｂ…外縁、  １４ｌ…下面、  １４ｕ…上面、  １５…発光部、  １５ａ…半導体発光素子、  １５ｂ…枠、  １５ｃ…封止樹脂、  １６…コネクタ、  １７…溝、  １７ｘ…第１溝部、  １７ｙ…第２溝部、  １８…接合部材シート、  １８ｂ…外縁、  ２０…チャンバー、  ２１…キャリアステージ、  ２２…ヒータ、  ２３…温度計測器、  ２４…冷却プレート、  ２５…不活性ガス、  ２６…減圧雰囲気、  ２７…還元ガス、  ２８…接合材料、  ２８ｂ…外縁、  ２９…気泡、  ３１…はんだ、  ３２…フラックス、  ３２ａ…フラックス残渣、  ３３…はんだシート、  ３４…はんだ、  ３４ａ…はんだボール、  ３５…突起、  １０１、１０２…半導体装置、  １０１ａ、１０２ａ…集合体、  Ｐ…圧力、  Ｔ…温度、  ｔ０〜ｔ８…時間
【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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