(57)【要約】【課題】高耐熱性で高信頼性の接合を形成できる発泡金属による接合方法、それを用いた半導体装置の製造方法、さらにその製造方法により製作された半導体装置を提供する。【解決手段】発泡金属体５を両側から被接合材１，２で挟み、互いに接触させて熱処理する。この熱処理で、被接合材１，２を被覆しているＳｎ膜４などの低融点金属膜を溶融させる。この溶融したＳｎに発泡金属体５のオープンセル６の骨格７を形成しているＣｕを固液拡散させて金属間化合物の合金層８を形成する。このとき、Ｃｕの骨格7ａが残存するようにする。この合金層８により被接合材１，２同士を接合することによって、高耐熱性で高信頼性の接合を得ることができる。この接合を用いて半導体装置を製造することで、高耐熱性で高信頼性の半導体装置を得ることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの被接合材でオープンセルと該オープンセルの骨格を有するポーラスな発泡金属体を挟み、該発泡金属体と被接合材を被覆する低融点金属層を接触させ、熱処理して前記低融点金属層を溶融させ、該溶融した低融点金属で前記オープンセルを充満させ、該溶融した低融点金属へ前記骨格を形成する金属を固液拡散させることにより金属間化合物で合金層を形成し、該合金層で前記被接合体同士を接合し、前記低融点金属層が接合面から消失し前記オープンセルの骨格を形成する金属が部分的に前記合金層とならずに骨格として残存することを特徴とする発泡金属による接合方法。
【請求項２】
前記発泡金属体が三次元網目構造体であることを特徴とする請求項１に記載の発泡金属による接合方法。
【請求項３】
前記オープンセルの総体積が前記発泡金属体の全体の体積に対して１０％〜６０％であることを特徴とする請求項１または２に記載の発泡金属による接合方法。
【請求項４】
前記オープンセルの総体積が前記発泡金属体の全体の体積に対して３０％〜５０％であることを特徴とする請求項３に記載の発泡金属による接合方法。
【請求項５】
前記低融点金属層がＳｎ材で形成され、前記発泡金属体の骨格がＣｕ材で形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の発泡金属による接合方法。
【請求項６】
前記低融点金属層の下地としてＮｉ層もしくはＮｉ層にリンまたはボロンが添加されたメタライズ層が形成されることを特徴とする請求項５に記載の発泡金属による接合方法。
【請求項７】
前記発泡金属体のオープンセルの骨格の表面をＳｎでメッキするか、Ｎｉメッキ後Ａｕメッキすることを特徴とする請求項５に記載の発泡金属による接合方法。
【請求項８】
前記発泡金属体のオープンセルにＳｎを圧入して充填することを特徴とする請求項５に記載の発泡金属による接合方法。
【請求項９】
前記熱処理温度が２３０℃以上で、４００℃以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の発泡金属による接合方法。
【請求項１０】
前記被接合材と前記発泡金属体との接触面に加圧しながら前記熱処理を行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の発泡金属による接合方法。
【請求項１１】
前記加圧力が、２０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の発泡金属による接合方法。
【請求項１２】
前記請求項１〜１１のいずれか一項に記載の発泡金属による接合方法を用いた半導体装置の製造方法において、
絶縁基板の導体パターンにＮｉ膜を被覆し、その上にＳｎ膜を被覆する工程と、
半導体チップの裏面の金属電極に該金属電極側からＴｉ膜、Ｎｉ膜、Ｓｎ膜の順に積層形成する工程と、
前記導体パターンの前記Ｓｎ膜と前記半導体チップの裏面の前記Ｓｎ膜の間にＣｕで形成された前記発泡金属体を挟み互いに接触させる工程と、
熱処理することで、前記Ｓｎ膜を溶融させ、該溶融したＳｎ材で前記発泡金属体のオープンセルを充満し、該オープンセルの骨格を形成するＣｕ材を前記Ｓｎ材に固液拡散させて金属間化合物の合金層を形成して前記Ｓｎ膜を消失させ、前記発泡金属体の前記オープンセルの骨格のＣｕ材が部分的に前記合金層を形成せずに骨格として残して、前記半導体チップと前記金属導体を前記合金層を介して接合する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記請求項１２の工程の後に、
前記半導体チップの表面電極にＮｉ膜を被覆し、その上にＳｎ膜を被覆する工程と、
接続導体にＮｉ膜を被覆し、その上にＳｎ膜を被覆する工程と、
前記半導体チップと前記接続導体の間に前記発泡金属体を挟み互いに接触させる工程と、
熱処理することで、前記Ｓｎ膜を溶融させ、該溶融したＳｎ材で前記発泡金属体のオープンセルを充満し、該オープンセルの骨格を形成するＣｕ材を前記Ｓｎ材に固液拡散させて金属間化合物の合金層を形成して前記Ｓｎ膜を消失させ、前記発泡金属体の前記オープンセルの骨格のＣｕ材が部分的に前記合金層を形成せずに骨格として残して、前記半導体チップと前記金属導体を前記合金層を介して接合する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記熱処理工程の前に、
前記半導体チップの表面電極にＮｉ膜を被覆し、その上にＳｎ膜を被覆する工程と、
接続導体にＮｉ膜を被覆し、その上にＳｎ膜を被覆する工程と、
前記半導体チップと前記接続導体の間に前記発泡金属体を挟み互いに接触させる工程と、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記熱処理を前記半導体チップを前記絶縁基板に押さえ付けるように加圧しながら行なうことを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記熱処理を前記接続導体を前記半導体チップに押さえ付けるように加圧しながら行なうことを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記熱処理を前記接続導体を前記半導体チップに押さえ付け、該半導体チップを前記絶縁基板に押さえつけるように加圧しながら行なう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。
【請求項１８】
前記熱処理の温度を２３０℃以上、４００℃以下、時間を３０ｓｅｃ以上、３０ｍｉｎ以下とすることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記熱処理の温度を３００℃以上、３５０℃以下、時間を３０ｓｅｃ以上、５ｍｉｎ以下とすることを特徴とする請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記加圧を２０ＭＰａ以下の加圧力で行うことを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
前記加圧を５ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以下の加圧力で行うことを特徴とする請求項２０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
前記接続導体がリボンもしくはリードフレームであることを特徴とする請求項１３または１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
両面にＣｕ材からなる導体パターンが形成された絶縁基板の、一方の面の導体パターン上に半導体チップの裏面が配置される半導体装置の製造方法において、
一方の面の前記導体パターンに、Ｃｕ材で形成されたオープンセルで三次元網目構造の発泡金属シートを接合し、該発泡金属シートと前記半導体チップ裏面の間に、Ｓｎ材を挿入し、該Ｓｎ材の溶融温度以上に加熱して、溶融した該Ｓｎ材と前記発泡金属シートの前記Ｃｕ材とを拡散反応させて前記発泡金属シートと前記半導体チップ裏面を接合し、挿入された前記Ｓｎ材を、前記拡散反応により消失させ、ＣｕＳｎ系合金を形成し、該ＣｕＳｎ系合金の接合母材の中に、前記三次元網目構造の前記発泡金属のＣｕ材による骨格が残存することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
前記半導体チップのおもて面にＣｕ材からなる電気配線部材が配置される半導体装置の製造方法において、
前記電気配線部材に、Ｃｕ材で形成されたオープンセルで三次元網目構造の発泡金属シートを接合し、該発泡金属シートと前記半導体チップ裏面の間に、Ｓｎ材を挿入し、該Ｓｎ材の溶融温度以上に加熱して、溶融した該Ｓｎ材と前記発泡金属シートの前記Ｃｕ材とを拡散反応させて前記発泡金属シートと前記半導体チップ裏面を接合し、挿入された前記Ｓｎ材を、前記拡散反応により消失させ、ＣｕＳｎ系合金を形成し、該ＣｕＳｎ系合金の接合母材の中に、前記三次元網目構造の前記発泡金属のＣｕ材による骨格が残存することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
前記電気配線部材が、リボンもしくはリードフレームであることを特徴とする請求項２４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
前記導電パーンと前記発泡金属シートもしくは前記電気配線部材と前記発泡金属シートを、加熱もしくは加熱しながら加圧して、直接接合することを特徴とする請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２７】
前記導電パーンと前記発泡金属シートもしくは前記電気配線部材と前記発泡金属シートを、Ｃｕ微粒子を介して加熱もしくは加熱しながら加圧して接合することを特徴とする請求項２３〜２６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２８】
前記導電パーンと前記発泡金属シートもしくは前記電気配線部材と前記発泡金属シートを、Ａｇ系もしくはＣｕ系材料のろう材を用いて接合することを特徴とする請求項２３〜２６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２９】
両面にＣｕ材からなる導体パターンが形成された絶縁基板の、一方の面の導体パターン上に半導体チップの裏面が配置され、前記半導体チップのおもて面にＣｕ材からなる電気配線部材が配置される半導体装置の製造方法において、
一方の面の前記導体パターンに、Ｃｕ材で形成されたオープンセルで三次元網目構造の第１発泡金属シートを接合し、前記電気配線部材に、Ｃｕ材で形成されたオープンセルで三次元網目構造の第２発泡金属シートを接合し、前記第１発泡金属シートと前記半導体チップの裏面の間に、第１Ｓｎ材を挿入し、前記第２発泡金属シートと前記半導体チップのおもて面の間に、第２Ｓｎ材を挿入し、前記第１Ｓｎ材および前記第２Ｓｎ材の溶融温度以上に加熱して、溶融した前記第１Ｓｎ材および前記第２Ｓｎ材と前記発泡金属シートの前記Ｃｕ材とを拡散反応させて前記発泡金属シートと前記半導体チップの裏面およびおもて面を接合し、挿入された前記第１Ｓｎ材および第２Ｓｎ材を、前記拡散反応により消失させ、ＣｕＳｎ系合金を形成し、該ＣｕＳｎ系合金の接合母材の中に、前記三次元網目構造の前記発泡金属のＣｕ材による骨格を残存させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３０】
前記発泡金属シートと、前記導電パターンおよび前記電気配線部材との接合が、直接接合もしくはＣｕ微粒子またはろー材を用いて行なわれることを特徴とする請求項２９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３１】
前記請求項１２〜３０のいずれか一項に記載した半導体装置の製造方法を用いて製作することを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発泡金属による接合方法、それを用いたパワー半導体モジュールなどの半導体装置の製造方法およびその製造方法を用いて製作した半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９は、従来のパワー半導体モジュールの要部断面図である。このパワー半導体モジュールには、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのパワー半導体素子が搭載されている。
【０００３】
このパワー半導体モジュールは、セラミック基板と導体パターン（金属箔１２）で構成される絶縁基板１０に半導体チップ１３がはんだ材２３を介して接合した構成をしている。セラミック基板は酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび窒化ケイ素などを主剤としている。また、導体パターンはＣｕ（銅）やＡｌ（アルミニウム）などの金属箔１２で形成される。半導体チップ１３は単結晶Ｓｉ（シリコン）あるいはＳｉＣ（炭化珪素）などを基板として形成される。
【０００４】
前記のはんだ材２３には、パワー半導体素子の発熱温度で溶融、劣化しないことが要求されており、Ｐｂ−５Ｓｎ（融点：３１０℃）やＰｂ−１０Ｓｎ（融点：２７５℃）などのＰｂリッチな組成の高温はんだ材が用いられている。ここでＰｂは鉛、Ｓｎは錫である。これらのＰｂリッチなはんだは延性に富み、例えば、シリコン基板を用いて形成される半導体チップ１３と、導体パターンが形成された絶縁基板１０上のＣｕなどの金属箔１２との接合部において熱膨張差を緩和し、信頼性の高い接合が得られている。
【０００５】
また、特許文献１および特許文献２には、はんだ接合と異なる接合方法として、低融点金属であるＳｎとＣｕ、Ａｇ（銀）などの薄膜を接合部へ積層して、最も融点の低い薄膜の融点より高い温度に加熱し、接合面に荷重を付加することで、積層膜を固液拡散させる。この固液拡散により、融点が高く安定なＣｕ６Ｓｎ５、Ｃｕ３ＳｎあるいはＡｇ３Ｓｎなどの金属間化合物を形成する固液拡散接合について記載されている。
【０００６】
また、特許文献３には、発泡金属体にあらかじめ半田を含浸させたはんだ接合材を用いて接合を行なうパワーモジュール基板が開示されている。
また、特許文献４には、板状の金属多孔質体の上下面からろう材を含浸させて金属多孔質体の上下面にろう材の含浸層を有する接合体およびその接合体を用いて素子と基板を接合した半導体モジュールが開示されている。
【０００７】
また、特許文献５には、Ｎｉ（ニッケル）で被覆した発泡金属体とはんだ材を用いた半導体モジュールの例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２８２９５号公報
【特許文献２】特開２００８−２３５８９８号公報
【特許文献３】特開２００４−２９８９６２号公報
【特許文献４】特開２００８−３１１２７３号公報
【特許文献５】特開２００８−２００７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
パワー半導体モジュールは、モジュール組立て後のリフロー工程での加熱あるいは、半導体チップの発熱などから、２５０℃以上の耐熱性が要求されている。そのため、導体パターンが形成された絶縁基板と半導体チップの裏面との接合部あるいは、半導体チップの表面とリードフレームなどの電気配線材との接合部には、Ｐｂリッチな組成の高温はんだ材が用いられている。しかし、Ｐｂは環境影響物質の規制から一部で使用が規制されている。
【００１０】
Ｐｂを使用しないはんだ材としては、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系あるいはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系などが規格化されている。しかし、これらのはんだ材料は、低温から中温領域に対応したはんだ材であり、耐熱不足である。また、高温Ｐｂフリーはんだに関しても検討が行われているが、一長一短があり、有効なはんだ材料が選定されていないのが現状である。
【００１１】
はんだ接合と異なる接合方法として、低融点金属であるＳｎとＣｕ、Ａｇなどの薄膜を接合部へ積層して、最も融点の低い薄膜の融点より高い温度に加熱し、固液拡散させることで、融点が高く安定な金属間化合物を形成する拡散接合が検討されている。
【００１２】
しかし、通常、固液拡散は拡散速度が遅く、処理時間がかかるため、接合温度を高くする必要があり、形成された金属間化合物は硬くて脆い。
前記の処理時間を短くする方法として、積層膜を薄くする方法があるが、接合層自体が薄くなり、被接合面を均一に密着させるためには、被接合面に高い平坦性が必要となる。
【００１３】
また、半導体チップと絶縁基板の金属箔との熱膨張係数差により、ヒートサイクル試験（Ｈ／Ｃ）あるいはパワーサイクル試験（Ｐ／Ｃ）における温度上昇による応力を緩和できずに、クラック発生の原因となる。
【００１４】
また、特許文献１，２では、発泡金属体を用いて接合を行なうことについては記載されていない。
また、特許文献３〜５では、いずれも、発泡金属にはんだ材やろう材を含浸させて接合材としており、接合は固液拡散で形成される合金層ではなく、はんだ材やろう材で行なわれている。
【００１５】
また、前記の特許文献３〜５では、発泡金属体を用いる接合において、１）接合形成のための熱処理で低融点金属層が消失するまで拡散を進展させること、２）発泡金属体にＳｎメッキやＡｕめっきなどを施すこと、３）パワー半導体チップ裏面にＮｉ系のメタライズ層、さらにその下層にＴｉ層を形成することなどについては開示も示唆もされていない。
【００１６】
この発明の目的は、前記の課題を解決して、高耐熱性で高信頼性の接合を形成できる発泡金属による接合方法、それを用いた半導体装置の製造方法、さらにその製造方法により製作された半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記の目的を達成するために、特許請求の範囲の請求項１に記載の発明によれば、２つの被接合材でオープンセルと該オープンセルの骨格を有するポーラスな発泡金属体を挟み、該発泡金属体と被接合材を被覆する低融点金属層を接触させ、熱処理して前記低融点金属層を溶融させ、該溶融した低融点金属で前記オープンセルを充満させ、該溶融した低融点金属へ前記骨格を形成する金属を固液拡散させることにより金属間化合物で合金層を形成し、該合金層で前記被接合体同士を接合し、前記低融点金属層が接合面から消失し前記オープンセルの骨格を形成する金属が部分的に前記合金層とならずに骨格として残存する発泡金属による接合方法とする。
【００１８】
また、特許請求の範囲の請求項２記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記発泡金属体が三次元網目構造体であるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項３記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明において、前記オープンセルの総体積が前記発泡金属体の全体の体積に対して１０％〜６０％であるとよい。
【００１９】
また、特許請求の範囲の請求項４記載の発明によれば、請求項３に記載の発明において、前記オープンセルの総体積が前記発泡金属体の全体の体積に対して３０％〜５０％であるとよい。
【００２０】
また、特許請求の範囲の請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、前記低融点金属層がＳｎ材で形成され、前記発泡金属体の骨格がＣｕ材で形成されるとよい。
【００２１】
また、特許請求の範囲の請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明において、前記低融点金属層の下地としてＮｉ層もしくはＮｉ層にリンまたはボロンが添加されたメタライズ層が形成されるとよい。
【００２２】
また、特許請求の範囲の請求項７に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明において、前記発泡金属体のオープンセルの骨格の表面をＳｎでメッキするか、Ｎｉメッキ後Ａｕメッキするとよい。
【００２３】
また、特許請求の範囲の請求項８に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明において、前記発泡金属体のオープンセルにＳｎを圧入して充填するとよい。
また、特許請求の範囲の請求項９に記載の発明によれば、請求項１〜８のいずれか一項に記載の発明において、前記熱処理温度が２３０℃以上で、４００℃以下であるとよい。
【００２４】
また、特許請求の範囲の請求項１０に記載の発明によれば、請求項１〜９のいずれか一項に記載の発明において、前記被接合材と前記発泡金属体との接触面に加圧しながら前記熱処理を行うとよい。
【００２５】
また、特許請求の範囲の請求項１１に記載の発明によれば、請求項１０に記載の発明において、前記加圧力が、２０ＭＰａ以下であるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項１２に記載の発明によれば、前記請求項１〜１１のいずれか一項に記載の発泡金属による接合方法を用いた半導体装置の製造方法において、絶縁基板の導体パターンにＮｉ膜を被覆し、その上にＳｎ膜を被覆する工程と、半導体チップの裏面の金属電極に該金属電極側からＴｉ膜、Ｎｉ膜、Ｓｎ膜の順に積層形成する工程と、前記導体パターンの前記Ｓｎ膜と前記半導体チップの裏面の前記Ｓｎ膜の間にＣｕで形成された前記発泡金属体を挟み互いに接触させる工程と、熱処理することで、前記Ｓｎ膜を溶融させ、該溶融したＳｎ材で前記発泡金属体のオープンセルを充満し、該オープンセルの骨格を形成するＣｕ材を前記Ｓｎ材に固液拡散させて金属間化合物の合金層を形成して前記Ｓｎ膜を消失させ、前記発泡金属体の前記オープンセルの骨格のＣｕ材が部分的に前記合金層を形成せずに骨格として残して、前記半導体チップと前記金属導体を前記合金層を介して接合する工程と、を含む製造方法とする。
【００２６】
また、特許請求の範囲の請求項１３に記載の発明によれば、前記請求項１２の工程の後に、前記半導体チップの表面電極にＮｉ膜を被覆し、その上にＳｎ膜を被覆する工程と、
接続導体にＮｉ膜を被覆し、その上にＳｎ膜を被覆する工程と、前記半導体チップと前記接続導体の間に前記発泡金属体を挟み互いに接触させる工程と、熱処理することで、前記Ｓｎ膜を溶融させ、該溶融したＳｎ材で前記発泡金属体のオープンセルを充満し、該オープンセルの骨格を形成するＣｕ材を前記Ｓｎ材に固液拡散させて金属間化合物の合金層を形成して前記Ｓｎ膜を消失させ、前記発泡金属体の前記オープンセルの骨格のＣｕ材が部分的に前記合金層を形成せずに骨格として残して、前記半導体チップと前記金属導体を前記合金層を介して接合する工程と、を含む製造方法とする。
【００２７】
また、特許請求の範囲の請求項１４に記載の発明によれば、請求項１２に記載の発明において、前記熱処理工程の前に、前記半導体チップの表面電極にＮｉ膜を被覆し、その上にＳｎ膜を被覆する工程と、接続導体にＮｉ膜を被覆し、その上にＳｎ膜を被覆する工程と、前記半導体チップと前記接続導体の間に前記発泡金属体を挟み互いに接触させる工程と、を含む製造方法とする。
【００２８】
また、特許請求の範囲の請求項１５に記載の発明によれば、請求項１２に記載の発明において、前記熱処理を前記半導体チップを前記絶縁基板に押さえ付けるように加圧しながら行なうとよい。
【００２９】
また、特許請求の範囲の請求項１６に記載の発明によれば、請求項１３に記載の発明において、前記熱処理を前記接続導体を前記半導体チップに押さえ付けるように加圧しながら行なうとよい。
【００３０】
また、特許請求の範囲の請求項１７に記載の発明によれば、請求項１４に記載の発明において、前記熱処理を前記接続導体を前記半導体チップに押さえ付け、該半導体チップを前記絶縁基板に押さえつけるように加圧しながら行なうとよい。
【００３１】
また、特許請求の範囲の請求項１８に記載の発明によれば、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の発明において、前記熱処理の温度を２３０℃以上、４００℃以下、時間を３０ｓｅｃ以上、３０ｍｉｎ以下とするとよい。
【００３２】
また、特許請求の範囲の請求項１９に記載の発明によれば、請求項１８に記載の発明において、前記熱処理の温度を３００℃以上、３５０℃以下、時間を３０ｓｅｃ以上、５ｍｉｎ以下とするとよい。
【００３３】
また、特許請求の範囲の請求項２０に記載の発明によれば、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の発明において、前記加圧を２０ＭＰａ以下の加圧力で行うとよい。
また、特許請求の範囲の請求項２１に記載の発明によれば、請求項２０に記載の発明において、前記加圧を５ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以下の加圧力で行うとよい。
【００３４】
また、特許請求の範囲の請求項２２に記載の発明によれば、請求項１３または１４に記載の発明において、前記接続導体がリボンもしくはリードフレームであるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項２３に記載の発明によれば、両面にＣｕ材からなる導体パターンが形成された絶縁基板の、一方の面の導体パターン上に半導体チップの裏面が配置される半導体装置の製造方法において、一方の面の前記導体パターンに、Ｃｕ材で形成されたオープンセルで三次元網目構造の発泡金属シートを接合し、該発泡金属シートと前記半導体チップ裏面の間に、Ｓｎ材を挿入し、該Ｓｎ材の溶融温度以上に加熱して、溶融した該Ｓｎ材と前記発泡金属シートの前記Ｃｕ材とを拡散反応させて前記発泡金属シートと前記半導体チップ裏面を接合し、挿入された前記Ｓｎ材を、前記拡散反応により消失させ、ＣｕＳｎ系合金を形成し、該ＣｕＳｎ系合金の接合母材の中に、前記三次元網目構造の前記発泡金属のＣｕ材による骨格が残存する製造方法する。
【００３５】
また、特許請求の範囲の請求項２４に記載の発明によれば、前記半導体チップのおもて面にＣｕ材からなる電気配線部材が配置される半導体装置の製造方法において、前記電気配線部材に、Ｃｕ材で形成されたオープンセルで三次元網目構造の発泡金属シートを接合し、該発泡金属シートと前記半導体チップ裏面の間に、Ｓｎ材を挿入し、該Ｓｎ材の溶融温度以上に加熱して、溶融した該Ｓｎ材と前記発泡金属シートの前記Ｃｕ材とを拡散反応させて前記発泡金属シートと前記半導体チップ裏面を接合し、挿入された前記Ｓｎ材を、前記拡散反応により消失させ、ＣｕＳｎ系合金を形成し、該ＣｕＳｎ系合金の接合母材の中に、前記三次元網目構造の前記発泡金属のＣｕ材による骨格が残存する製造方法とする。
【００３６】
また、特許請求の範囲の請求項２５に記載の発明によれば、請求項２４に記載の発明において、前記電気配線部材が、リボンもしくはリードフレームであるとよい。
また、特許請求の範囲の請求項２６に記載の発明によれば、請求項２３〜２５に記載の発明において、前記導電パーンと前記発泡金属シートもしくは前記電気配線部材と前記発泡金属シートを、加熱もしくは加熱しながら加圧して、直接接合するとよい。
【００３７】
また、特許請求の範囲の請求項２７に記載の発明によれば、請求項２３〜２６に記載の発明において、前記導電パーンと前記発泡金属シートもしくは前記電気配線部材と前記発泡金属シートを、Ｃｕ微粒子を介して加熱もしくは加熱しながら加圧して接合するとよい。
【００３８】
また、特許請求の範囲の請求項２８に記載の発明によれば、請求項２３〜２６に記載の発明において、前記導電パーンと前記発泡金属シートもしくは前記電気配線部材と前記発泡金属シートを、Ａｇ系もしくはＣｕ系材料のろう材を用いて接合するとよい。
【００３９】
また、特許請求の範囲の請求項２９に記載の発明によれば、両面にＣｕ材からなる導体パターンが形成された絶縁基板の、一方の面の導体パターン上に半導体チップの裏面が配置され、前記半導体チップのおもて面にＣｕ材からなる電気配線部材が配置される半導体装置の製造方法において、一方の面の前記導体パターンに、Ｃｕ材で形成されたオープンセルで三次元網目構造の第１発泡金属シートを接合し、前記電気配線部材に、Ｃｕ材で形成されたオープンセルで三次元網目構造の第２発泡金属シートを接合し、前記第１発泡金属シートと前記半導体チップの裏面の間に、第１Ｓｎ材を挿入し、前記第２発泡金属シートと前記半導体チップのおもて面の間に、第２Ｓｎ材を挿入し、前記第１Ｓｎ材および前記第２Ｓｎ材の溶融温度以上に加熱して、溶融した前記第１Ｓｎ材および前記第２Ｓｎ材と前記発泡金属シートの前記Ｃｕ材とを拡散反応させて前記発泡金属シートと前記半導体チップの裏面およびおもて面を接合し、挿入された前記第１Ｓｎ材および第２Ｓｎ材を、前記拡散反応により消失させ、ＣｕＳｎ系合金を形成し、該ＣｕＳｎ系合金の接合母材の中に、前記三次元網目構造の前記発泡金属のＣｕ材による骨格を残存させる製造方法とする。
【００４０】
また、特許請求の範囲の請求項３０に記載の発明によれば、請求項２９に記載の発明において、前記発泡金属シートと、前記導電パターンおよび前記電気配線部材との接合が、直接接合もしくはＣｕ微粒子またはろー材を用いて行なわれるとよい。
【００４１】
また、特許請求の範囲の請求項３１に記載の発明によれば、前記請求項１２〜３０のいずれか一項に記載した半導体装置の製造方法を用いて製作する半導体装置とする。
【発明の効果】
【００４２】
この発明によると、発泡金属体を両側から被接合材で挟み、互いに接触させて熱処理する。この熱処理で、被接合材を被覆しているＳｎ膜などの低融点金属膜を溶融させる。この溶融したＳｎに発泡金属体のオープンセルの骨格を形成しているＣｕを固液拡散させて金属間化合物の合金層を形成する。このとき、Ｃｕの骨格が残存するようにする。この合金層により被接合材同士を接合することによって、高耐熱性で高信頼性の接合を得ることができる。この接合を用いて半導体装置を製造することで、高耐熱性で高信頼性の半導体装置を得ることができる。
【００４３】
また、発泡金属体の被接合材である半導体チップに対向する側の面とは反対側の面と他の被接合材でるリードフレームや導電パターン付絶縁基板などとを直接接合もしくはろー材やＣｕ微粒子（ナノ粒子）などの接合材を用いて接合することで、さらに高耐熱性で高信頼性の半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の第１実施例に係る発泡金属による接合方法であり、（ａ）〜（ｃ）は工程順に示した要部工程断面図である。
【図２】図１の部分拡大図であり、（ａ）は図１（ｂ）のＡ部拡大図、（ｂ）は図１（ｃ）のＢ部拡大図である。
【図３】この発明の第２実施例に係る発泡金属による接合方法であり、その要部工程断面図である。
【図４】この発明の第３実施例に係る発泡金属による接合方法であり、その要部工程断面図である。
【００４５】
【図５】この発明の第４実施例に係る半導体装置の製造方法であり、（ａ）〜（ｂ）は工程順に示した要部製造工程断面図である。
【図６】図５に示す製造工程を細かく分けて説明図であり、（ａ）〜（ｅ）は工程順に示した要部工程断面図である。
【図７】この発明の第５実施例に係る半導体装置の製造方法であり、（ａ）〜（ｃ）は工程順に示した要部製造工程断面図である。
【図８】この発明の第６実施例に係る半導体装置の製造方法であり、（ａ）〜（ｃ）は工程順に示した要部製造工程断面図である。
【図９】従来のパワー半導体モジュールの要部断面図である。
【図１０】この発明の第７実施例に係る半導体装置の要部製造工程断面図である。
【００４６】
【図１１】図１０に続く、この発明の第７実施例に係る半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図１２】この発明の第８実施例に係る半導体装置の要部製造工程断面図である。
【図１３】図１２に続く、この発明の第８実施例に係る半導体装置の要部製造工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
実施の形態を以下の実施例で説明する。従来と同一部位には同一符号を付した。尚、以下に説明する発泡金属体とはオープンセルとその骨格からなる三次元網目構造体のことである。この三次元網目構造体にはメッシュ構造なども含む。
【００４８】
また、前記のオープンセルとは通常の微小クローズドセルが互いに繋がり、クローズドセルの壁が骨格となって残留している状態のセルのことを言う。クローズドセルとは壁に囲まれた閉鎖された微小空洞であり、オープンセルとは微小空洞が繋がった一つの空洞のことである。
【実施例１】
【００４９】
図１は、この発明の第１実施例に係る発泡金属による接合方法であり、同図（ａ）〜同図（ｃ）は工程順に示した要部工程断面図である。
同図（ａ）において、２個のＣｕの被接合材１，２を用意し、この被接合材１，２上にＮｉ膜３を被覆し、その上にＳｎ膜４を被覆する。
【００５０】
同図（ｂ）において、２つの被接合材１，２の間にＣｕで形成された発泡金属体５を挟み、加圧Ｐして互いに接触させる。
同図（ｃ）において、恒温槽６に入れて圧力Ｐを掛けながら熱処理して、被接合材１，２のＳｎを溶融させて、発泡金属体５のオープンセル６の骨格７を形成するＣｕを溶融したＳｎに固液拡散させる。この固液拡散により金属化合物であるＣｕＳｎ合金層８を形成する。このとき、Ｓｎ膜４とＮｉ膜３が金属間化合物でＮｉＳｎ合金層９を形成する。このＮｉＳｎ合金層９は反応が遅いため、Ｎｉ膜３が下地に残る場合がある。このようにしてＣｕＳｎ合金層８とＮｉＳｎ合金層９を介して被接合材１，２同士は接合する。
【００５１】
図２は、図１の部分拡大図であり、同図（ａ）は図１（ｂ）のＡ部拡大図、同図（ｂ）は図１（ｃ）のＢ部拡大図である。
図１および図２において、溶融したＳｎを発泡金属体のオープンセルに充満させ、オープンセル６の骨格７を構成するＣｕを溶融したＳｎに固液拡散させる。この固液拡散で金属間化合物であるＣｕＳｎ合金層８とＮｉＳｎ合金層１７が形成され、Ｓｎ膜４のＳｎは接合面から消失する。このとき余分な溶融したＳｎは加圧Ｐで押し出されて接合面から排出され、接合面を取り囲むようにＳｎが回りに残留する場合もある。この段階で前記オープンセル６の骨格７がすべてＣｕＳｎ合金層８にならずにＣｕの骨格７ａ（Ｃｕが粒子状ではなく繋がっている状態）を残存させるようにする。また、この状態ではオープンセル６内にはＳｎは存在せず、オープンセル６内はすべて固液拡散で形成されたＣｕＳｎ合金層８となり、無垢のＣｕの骨格７ａがそのＣｕＳｎ合金層８内に残留する。
【００５２】
また、オープンセル６の平均の大きさ（骨格７同士の間の平均幅）は数μｍ〜数十μｍであり、オープンセル６は溶融したＳｎで充満する。接合後の発泡金属体５は、オープンセル６がＣｕＳｎ合金層８で埋め尽くされ、その合金層８の中に網目状に合金層８にならない無垢のＣｕの骨格７ａが残存している状態になる。
【００５３】
また、例えば、オープンセル６の平均径を３０μｍ、それを取り巻くＣｕの骨格７の平均径を５０μｍとした場合、無垢のＣｕが残存する骨格７ａの切断面での平均幅を１０μｍ以上とすることができる。
【００５４】
前記の発泡金属体５の厚さＷは０．０３ｍｍ〜０．２ｍｍ程度である。０．０３ｍｍ未満では、十分な大きさのオープンセルが形成できない。一方、０．２ｍｍ超では厚く成りすぎて熱抵抗の増大を招く。好ましくは、この厚さＷを０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍ程度にするとよい。また熱処理温度は２３０℃以上、４００℃以下とする。２３０℃未満ではＳｎの溶融が不十分になり、固液拡散の速度が遅くなる。一方、４００℃超に温度では、熱による残留応力が大きくなるとともに、被接合部材の熱による劣化が問題となる。また、熱処理温度は３００℃以上、３５０℃以下にすると製造上好ましい。
【００５５】
また、前記発泡金属体５のオープンセル６の総容積Ｖを発泡金属体５の全体の体積Ｖ０に対して１０％以上、６０％以下とする。この値（％）は、（発泡金属体５の体積Ｖ０−骨格７の体積Ｖ１）÷発泡金属体５の体積Ｖ０×１００（％）である。尚、発泡金属体５の体積Ｖ０−骨格７の体積Ｖ１＝オープンセル６の総体積Ｖである。オープンセル６の総体積Ｖが１０％より小さい場合、骨格７の体積Ｖ１が大きくなり緩衝材としての効果が小さくなり、被接合面１，２の凹凸への密着性が損なわれる。一方、オープンセル６の総体積Ｖが６０％より大きい場合、骨格７となるＣｕが少なくなり、Ｓｎとの反応によりそのほとんどがＣｕＳｎ合金層８となり、Ｃｕの骨格７ａが残留しなくなる。ＣｕＳｎ合金層８の熱抵抗はＣｕの熱抵抗より高いため、骨格７にＣｕが残留しなくなると、発泡金属体５の熱抵抗は大きくなる。またＣｕＳｎ合金層８の硬度はＣｕの硬度より大きいため、硬度が増して緩衝材とならなくなる。そのため、さらに好ましくは、この値を３０％以上、５０％以下とする。
【００５６】
このように、硬度と熱抵抗の観点から、前記したように、オープンセル６の総体積Ｖの割合を１０％以上、６０％以下とするとよい。
前記したように、被接合材１，２のＮｉ膜３上にＳｎ膜４を被覆するのは、被接合材１，２のＣｕに直接Ｓｎを形成した場合、被接合材１，２のＣｕ側に固液拡散でカーケンダルボイドが形成され易くなる。それで、被接合材１，２のＣｕとＳｎ膜４の間（界面）にＮｉ膜３のメタライズ層を介在させることで、界面は成長速度の遅いＮｉＳｎの金属間化合物層であるＮｉＳｎ合金層９を形成する。このＮｉＳｎ合金層９の形成により、被接合材１，２のＣｕ側に形成されるカーケンダルボイドを抑制することができる。もし、このカーケンダルボイドが形成されると、前記したように、これを基点にクラックが導入され、高信頼性の接合が得られなくなる。
【００５７】
前記のように、Ｃｕで形成されたオープンセル６で三次元網目構造の発泡金属体５は、オープンセル６内に溶融したＳｎが浸透する。オープンセル６の骨格７の表面積は平板に場合に比べて極めて大きくなるため、溶融したＳｎへの骨格７のＣｕが固液拡散する速度は極めて早くなり、短時間で固液拡散は終了する。
【００５８】
また、三次元網目構造の発泡金属体５のＣｕの骨格７を残存させることで、応力緩和効果が得られるとともに、前記のカーケンダルトボイドによるクラックが発生したとしても、クラックの進展をこの骨格７ａで抑制する。また、発泡金属体５のＣｕの骨格７が一方の被接合材１の接合面から他方の被接合材２までＣｕの骨格７ａを介して連続して繋がるため、熱伝導性および電気伝導性に優れた接合が得られる。
【００５９】
また、被接合材１，２の接合面の凹凸や反りなどが大きい場合において、研磨などの工程を行わなくとも、接合時に荷重を加えることで、柔軟性の高い発泡金属体５と被接合面１，２は良好に接触する。その結果、良好な接合が得られる。
【００６０】
また、本接合方法は、Ｐｂを使用しないため、高温Ｐｂフリーはんだ接合の代替となる。
さらに、本接合方法を用いることで、高耐熱性で高信頼性の接合を得ることができる。
【００６１】
尚、前記の実施例において、Ｃｕの被接合材１，２上をＮｉ膜３で被覆し、Ｎｉ膜３上をＳｎ膜４で被覆したが、Ｃｕの被接合材１，２上をＮｉ膜３で被覆し、Ｎｉ膜３上をＡｕ膜で被覆し、そのＡｕ膜上にＳｎ膜４を被覆しても構わない。また、前記の被接合材１，２はＣｕに限ることは無く、例えば、Ａｌ（下地をＮｉ膜にする）などであっても構わない。その場合も最表面はＳｎ膜４で被覆する。
【００６２】
また、前記の発泡金属体５の材質は通常はＣｕであるが、ＮｉやＡｇの場合もある。
【実施例２】
【００６３】
図３は、この発明の第２実施例に係る発泡金属による接合方法であり、その要部工程断面図である。
図１との違いは、Ｃｕの発泡金属体５の骨格７にＳｎ膜４ａを形成した点である。このＳｎ膜４ａの形成は湿式メッキなどで行うとよい。このように、オープンセル６のＣｕの骨格７をＳｎ膜４ａで被覆すると、被接合材１，２のＳｎ膜４と骨格７のＳｎ膜４ａが溶融して互いに融合する。無垢Ｃｕの場合にＣｕに対するＳｎの濡れ性が問題になる場合があるが、その問題は解消される。その結果、被接合材１，２の溶融したＳｎに発泡金属体５のＣｕが固液拡散し易くなり、その反応速度を早めることができるので、熱処理時間を短縮できる。
【００６４】
勿論、Ｓｎ膜４ａの代わりにＡｕ膜を湿式メッキなどで形成しても濡れ性が改善されるので同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００６５】
図４は、この発明の第３実施例に係る発泡金属による接合方法であり、その要部工程断面図である。
図１および図３との違いは、オープンセル６の中に予め融点付近（１９０℃付近）にＳｎ４ｂの温度を上げてＳｎ４ｂを柔らかくし、その柔らかいＳｎ４ｂを発泡金属５のオープンセル６へ圧入することで、Ｓｎ４ｂが充填されたＣｕの発泡金属体５を用いる点である。
【００６６】
Ｃｕの発泡金属体５にＳｎ４ｂを圧入する段階では、発泡金属体５のＣｕはＳｎ４ｂは固液拡散を起こさずＳｎ４ｂとＣｕは単に接している状態である。このＳｎ４ｂを充填したＣｕの発泡金属体５をＳｎ膜４で被覆された被接合材１，２で挟んで接触させ、加圧力Ｐで押さえつけながら熱処理することで、Ｓｎ４ｂとＣｕの固液拡散により被接合材１，２同士を発泡金属５を介して接合する。この場合も被接合材１，２のＳｎ膜４のＳｎが接合面で消失し、オープンセル６の骨格７のＣｕは部分的に残存するようにする。熱処理条件は前記の実施例と同じである。予めオープンセル６にＳｎ４ｂが入り込んでいるので、被接合材１，２を被覆するＳｎ膜４は薄くしても構わない。
【００６７】
前記の実施例１〜実施例３で説明した発泡金属による接合方法は、溶融したＳｎにＣｕを固液拡散させて金属間化合物のＣｕＳｎ合金層８を形成し、このＣｕＳｎ合金層８で接合する。また、発泡金属体５のＣｕの骨格７ａを一部残留させる。さらに、接合面でのＳｎを消滅させ接合部にはＳｎ単独の形では存在しない。従って、従来の接合方法のように、発泡金属体にはんだ材やろう材を充填して行なう場合と異なる。
【００６８】
さらに、前記した特許文献３において、発泡金属体にはんだを含浸させることが記載されており、この場合もＳｎは含有される。しかし、この場合は接合材ははんだであり、接合部にはＳｎの他ＰｂやＡｇなども含有されている。そのため、本発明の純粋にＳｎのみを発泡金属体に浸透させ、さらに接合後は接合面からＳｎを消滅させる方法とは異なる。
【実施例４】
【００６９】
図５は、この発明の第４実施例に係る半導体装置の製造方法であり、同図（ａ）〜同図（ｂ）は工程順に示した要部製造工程断面図である。ここでは被接合材は半導体チップの裏面電極と絶縁基板の導体パターンである。
【００７０】
同図（ａ）において、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび窒化ケイ素などを主剤としたセラミック基板１１の両面にＣｕやＡｌなどの金属箔１２が必要なパターンで形成された絶縁基板１０の一方の導体パターン上に、単結晶ＳｉあるいはＳｉＣなどの半導体チップ１３を接合する構成である。本実施例では、絶縁基板１０に形成する導体パターンの材質をＣｕとするが、それに限定されるものではない。
【００７１】
絶縁基板１０の半導体チップ１３を接合するＣｕパターンの被接合面には、ＮｉまたはＮｉにＰあるいはＢを添加したメタライズ層１４を、湿式めっきあるいはスパッタリング、蒸着などの真空成膜により厚さ０．１μｍから５μｍの範囲で形成する。続いて、Ｎｉ系メタライズ層１４の表面には、Ｓｎ膜１５を湿式めっきあるいはスパッタリング、蒸着などの真空成膜により厚さ０．１μｍから５μｍの範囲で形成する。Ｓｎ膜１５には、Ｓｎの融点を上昇させず、ＮｉあるいはＣｕなどとの化合物の強度が低下せず、融点が４００℃以下とならない材質および添加量であれば、Ｓｎに添加して合金膜として形成することも可能である。ここで、絶縁基板１０のＣｕパターン（金属箔１２）の被接合面にＮｉ材のメタライズ層１４を形成したのは、接合界面でＣｕＳｎ合金層が形成、成長するのを抑制するためである。Ｃｕパターンに直接Ｓｎ材を形成した場合、Ｃｕパターン側にカーケンダルボイドが形成され易く、ＣｕとＳｎの界面にＮｉ材のメタライズ層１４を形成することで、界面は成長速度の遅いＮｉＳｎの金属間化合物層１７が形成され、Ｃｕパターン側に形成されるカーケンダルボイドを抑制する効果が得られる。
【００７２】
つぎに、同図（ｂ）において、単結晶ＳｉあるいはＳｉＣなどの半導体チップ１３裏面の被接合面は、半導体チップ１３とのオーミック接合層および密着層として、図示しないＴｉなどメタライズ層を形成し、その表面に、絶縁基板１０のＣｕパターン（金属箔１２）の被接合面と同様に、Ｎｉ系メタライズ層１４とＳｎ膜１５を形成する。
【００７３】
前記の絶縁基板１０のＣｕパターン（金属箔１２）の被接合面と、半導体チップ１３裏面の被接合面の間にインサートする、Ｃｕ材で形成されたオープンセルの三次元網目構造の発泡金属体１６は、０．０５ｍｍから１ｍｍの厚みとし、オープンセルの空孔の総容積は、発泡金属体１６の全体積に対し１０％〜６０％とする。空孔が少ない場合、緩衝材としての効果が小さく、被接合面の凹凸への密着性も取れなくなる。また、空孔が多い場合、Ｃｕ材が少なくなり、Ｓｎ材との反応によりそのほとんどがＣｕＳｎ合金層１８となり、Ｃｕの骨格形状を残存させることが出来ない。
【００７４】
これらの部材を、絶縁基板１０のＣｕパターンの被接合面、Ｃｕ材で形成されたオープンセルの三次元網目構造の発泡金属体１６および半導体チップ１３裏面の被接合面が、この順で接触するように配置し、不活性あるいは還元雰囲気下で、Ｓｎ材の融点以上（２３０℃以上）、４００℃以下の温度で３０ｓｅｃ〜３０ｍｉｎの加熱を行う。より好ましくは、２５０℃〜３５０℃で加熱を行う。加熱の際、接合面に対し０．１〜１０ＭＰａの範囲で荷重（加圧Ｐ）することで、より速くＮｉＳｎの金属間化合物が形成されるとともに、ボイド（カーケンダルボイド）の低減効果も得られる。また、大気雰囲気下で加熱を行う場合、発泡金属体１６にあらかじめ、ＡｕあるいはＳｎのめっきを０．１μｍから１μｍの厚みで施しておく。これにより、大気雰囲気下においても、被接合面に形成したＳｎ膜１５が溶融した際に、発泡金属体１６のオープンセル内への濡れ性が得られる。
【００７５】
これらにより、耐熱性および応力緩和効果が高く、熱伝導性および電気伝導性に優れた接合体が得られる。
続いて、半導体チップ１３表面のゲート電極と、絶縁基板１０の金属パターンの電極との電気配線は、ワイヤボンディング２１により形成する。
【００７６】
図６は、前記の図５に示す製造工程を細かく分けて説明図であり、同図（ａ）〜同図（ｅ）は工程順に示した要部工程断面図である。
同図（ａ）において、絶縁基板１０の導体パターン１２にＮｉまたはＮｉにＰあるいはＢを添加したメタライズ層１４を被覆し、その上にＳｎ膜１５を被覆する。
【００７７】
同図（ｂ）において、半導体チップ１３の裏面の図示しないＡｌ電極に、Ｔｉ膜を被覆し、このＴｉ膜上にメタライズ層１４を被覆し、このメタライズ層１４上にＳｎ膜１５を被服する。
【００７８】
同図（ｃ）において、前記半導体チップ１３と前記絶縁基板１０の間にＣｕで形成された発泡金属体１６を挟み、互いに接触させる。半導体チップ１３の裏面および絶縁基板１０の導体パターン１２と発泡金属体１６との接触が良好である場合には加圧なしでも構わない。
【００７９】
同図（ｄ）において、恒温槽２２にいれて、加圧Ｐした状態で、所定の温度で熱処理し、溶融したＳｎに前記発泡金属体１６のオープンセルの骨格のＣｕを固液拡散させて金属間化合物のＣｕＳｎ合金層１８を形成する。このときＳｎ膜１５が接合面から消失した時点で、発泡金属体１６のオープンセルの骨格のＣｕを一部残留させて、半導体チップ１３と前記導体パターン１２をＣｕＳｎ合金層１８を介して接合する。このとき、発泡金属体１６のＣｕとＳｎ膜１５とＮｉ材メタライズ層１４で金属間化合物であるＮｉ（Ｃｕ）Ｓｎ合金層１７が形成される。
【００８０】
同図（ｅ）において、半導体チップ１３表面の図示しないゲート電極と、絶縁基板１０の導体パターン１２との電気配線は、電流密度が小さいため、Ａｌ、ＣｕあるいはＡｕ材によるワイヤボンディング２１により形成する。
【実施例５】
【００８１】
図７は、この発明の第５実施例に係る半導体装置の製造方法であり、同図（ａ）〜同図（ｃ）は工程順に示した要部製造工程断面図である。
図７の製造方法と図４の製造方法の違いは、絶縁基板１０と半導体チップ１３を発泡金属体１６を介して接合した後、半導体チップ１３とリードフレーム１９のような電気配線材を発泡金属体１６を介して接合した点である。
【００８２】
同図（ａ）おいて、Ｃｕパターンが形成された絶縁基板１０と半導体チップ１３裏面の被接合面が、Ｃｕ材で形成されたオープンセルの三次元網目構造の発泡金属体１６を介して接合された部材の、半導体チップ１３表面の電極部に、Ｃｕ、Ａｌなどの電気抵抗および熱抵抗の小さい材質により形成された、リードフレーム１９あるいはリボン形状の電気配線材を接合する。本実施例では、電気配線材をＣｕ材のリードフレーム１９形状とするが、それに限定されるものではない。
【００８３】
半導体チップ１３表面の被接合面には、Ａｌ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕなどの電極膜が形成されている。その電極膜表面に、ＮｉまたはＮｉにＰあるいはＢを添加したメタライズ層１４を、湿式めっきあるいはスパッタリング、蒸着などの真空成膜により厚さ０．１μｍから５μｍの範囲で形成する。続いて、Ｎｉ系メタライズ層１４の表面には、Ｓｎ膜１５を湿式めっきあるいはスパッタリング、蒸着などの真空成膜により厚さ０．１μｍから５μｍの範囲で形成する。Ｓｎ膜１５には、Ｓｎの融点を上昇させず、ＮｉあるいはＣｕなどとの化合物の強度が低下せず、融点が４００℃以下とならない材質および添加量であれば、Ｓｎに添加して合金膜として形成することも可能である。
【００８４】
続いて、Ｃｕ材のリードフレーム１９の被接合面に、半導体チップ１３表面の被接合面と同様に、Ｎｉ材メタライズ層１４とＳｎ膜１５を形成する。ここで、Ｃｕ材のリードフレーム１９の被接合面にのみ、Ｎｉ材メタライズ層１４とＳｎ膜１５を形成した構成としたが、湿式めっきなど浸漬により形成する場合は、リードフレーム１９全体にＮｉ材メタライズ層１４とＳｎ膜１５を形成しても良い。
【００８５】
半導体チップ１３表面の被接合面と、Ｃｕ材のリードフレーム１９の被接合面の間にインサートする、Ｃｕ材で形成されたオープンセルの三次元網目構造の発泡金属体１６は、実施例１と同様の構成とする。
【００８６】
つぎに、同図（ｂ）において、これらの部材を、半導体チップ１３表面の被接合面、Ｃｕ材で形成されたオープンセルの三次元網目構造の発泡金属体１６およびＣｕ材のリードフレーム１９の被接合面が、この順で接触するように配置し、不活性あるいは還元雰囲気下で、Ｓｎ材の融点以上、４００℃以下の温度で３０ｓｅｃ〜３０ｍｉｎの加熱を行う。より好ましくは、２５０℃〜３５０℃で加熱を行う。加熱の際、接合面に対し０．１〜１０ＭＰａの範囲で荷重することで、より速く金属化合物が形成されるとともに、ボイドの低減効果も得られる。また、大気雰囲気下で加熱を行う場合、発泡金属体にあらかじめ、ＡｕあるいはＳｎのめっきを０．１μｍから１μｍの厚みで施しておく。これにより、大気雰囲気下においても、被接合面に形成したＳｎ膜１５が溶融した際に、発泡金属体１６セル内への濡れ性が得られる。Ｃｕ材のリードフレーム１９と絶縁基板１０の金属パターンの電極との接合部は、高温Ｐｂフリーはんだ２０を用いて接合する。この接合部は金属同士の接合となり、膨張係数差がほとんど無視でき、半導体チップ１３ほどの温度上昇もないことから、Ｓｎ系、Ｂｉ系、Ａｕ系あるいはＺｎ系の高温Ｐｂフリーはんだを用いることが出来る。但し、半導体チップ１３表面とリードフレーム１９の接合温度において溶融し、はんだ接合が可能なはんだ材を選定する必要がある。
【００８７】
つぎに、同図（ｃ）において、半導体チップ１３表面のゲート電極と、絶縁基板１０の金属パターンの電極との電気配線は、電流密度が小さいため、Ａｌ、ＣｕあるいはＡｕ材によるワイヤボンディング２１により形成する。但し、半導体チップ１３の発熱による影響で、半導体チップ１３表面とワイヤボンディング２１材との間で大きな応力が発生する場合、先の接合と同時に、発泡金属体１６を介してリードフレーム１９で接合することも可能である。
【実施例６】
【００８８】
図８は、この発明の第６実施例に係る半導体装置の製造方法であり、同図（ａ）〜同図（ｃ）は工程順に示した要部製造工程断面図である。
図８の製造方法と、図７の製造方法の違いは、絶縁基板１０と半導体チップ１３およびリードフレーム１９などの電気配線材をそれぞれ発泡金属体１６を介して同時に接合した点である。
【００８９】
同図（ａ）において、図７に記載の、金属パターンが形成された絶縁基板１０と半導体チップ１３裏面および、半導体チップ１３表面とリードフレーム１９を、それぞれ発泡金属体１６を介して同時に接合を行うことで、工数を削減できる。その際、供給する部材等は図５および図７と同様とする。但し、半導体チップ１３の表面と裏面の被接合面に形成する、Ｎｉ材によるメタライズ層１４およびＳｎ膜１５は、表裏同時に形成することが出来る。
【００９０】
つぎに、同図（ｂ）において、金属パターンが形成された絶縁基板１０と半導体チップ１３裏面および、半導体チップ１３表面とリードフレーム１９を、それぞれ発泡金属体１６を介して同時に接合を行う際、半導体チップ１３表面とリードフレーム１９の接合を行う、半導体チップ１３表面の被接合面の中心が、半導体チップ１３全体の中心付近となるように配置する。半導体チップ１３表面の被接合面の中心が、半導体チップ１３の中心から外れている場合、接合時の荷重をリードフレーム１９の被接合面の反対の面に負荷するため、絶縁基板１０の被接合面に対し、半導体チップ１３およびリードフレーム１９の被接合面が平行に接合されない場合がある。そうした場合、接合層の厚みが異なり、放熱特性あるいは電気特性にバラツキが生じ、結果として半導体装置の特性バラツキとなる。
【００９１】
被接合面に、Ｎｉ材のメタライズ層１４およびＳｎ膜１５が形成された、絶縁基板１０と半導体チップ１３裏面および、半導体チップ１３表面とリードフレーム１９の各接合部に、Ｃｕ材で形成されたオープンセルの三次元網目構造の発泡金属体１６をインサートする。記載の順に被接合面が接触するように配置し、不活性あるいは還元雰囲気下で、Ｓｎ材の融点以上、４００℃以下の温度で３０ｓｅｃ〜３０ｍｉｎの加熱を行う。より好ましくは、２５０℃〜３５０℃で加熱を行う。加熱の際、リードフレーム１９上部から半導体チップ１３表面とリードフレーム１９の被接合面に対し０．１〜１０ＭＰａの範囲で荷重することで、より速く金属化合物が形成されるとともに、ボイドの低減効果も得られる。ここで、絶縁基板１０と半導体チップ１３裏面の被接合面に対する荷重とすると、半導体チップ１３表面への荷重が大きくなり、半導体チップ１３の破損の原因となる。加熱を大気雰囲気下で行う場合、発泡金属体１６にあらかじめ、ＡｕあるいはＳｎのめっきを０．１μｍから１μｍの厚みで施しておく。これにより、大気雰囲気下においても、被接合面に形成したＳｎ膜１５が溶融した際に、発泡金属体１６のオープンセル内への濡れ性が得られる。Ｃｕ材のリードフレーム１９と絶縁基板１０の金属パターンの電極との接合部は、高温Ｐｂフリーはんだ２０を用いて接合する。この接合部は金属同士の接合となり、膨張係数差がほとんど無視でき、半導体チップ１３ほどの温度上昇もないことから、Ｓｎ系、Ｂｉ系、Ａｕ系あるいはＺｎ系の高温Ｐｂフリーはんだを用いることが出来る。但し、半導体チップ１３表面とリードフレーム１９の接合温度において溶融し、はんだ接合が可能なはんだ材を選定する必要がある。
【００９２】
これらにより、耐熱性および応力緩和効果が高く、熱伝導性および電気伝導性に優れた接合体が得られる。
つぎに、同図（ｃ）において、半導体チップ１３表面のゲート電極と、絶縁基板１０の金属パターンの電極との電気配線は、電流密度が小さいため、Ａｌ、ＣｕあるいはＡｕ材によるワイヤボンディング２１により形成する。但し、半導体チップ１３の発熱による影響で、半導体チップ１３表面とワイヤボンディング２１材との間で大きな応力が発生する場合、発泡金属体１６を介してリードフレームで、絶縁基板１０と半導体チップ１３裏面および、半導体チップ１３表面とリードフレームと同時に接合することも可能である。
【００９３】
また、絶縁基板１０の半導体チップ１３を接合する金属パターンと反対面の金属パターンに、放熱を目的として、Ｃｕ材あるいはＡｌ材による放熱板を設ける場合がある。その放熱板と絶縁基板の接合に、本発明の方法を用いることもできる。
【００９４】
前記の実施例３〜５により、Ｃｕ材料で形成されたオープンセルで三次元網目構造の発泡金属体は、その表面積が大きいため、Ｓｎ材のみを溶融させ、発泡金属体のオープンセル内部へＳｎを浸透させることで、固液拡散反応が短時間で終了する。また、三次元網目構造の発泡金属体のＣｕ材による骨格を残存させることで、応力緩和効果が得られるとともに、金属間化合物にクラックが発生しても、クラックの進展を抑制する。また、Ｃｕ材の骨格が半導体チップ裏面の被接合面から、導体パターンが形成された絶縁基板の被接合面まで連続しているため、熱伝導性および電気伝導性に優れた接合体となる。
【００９５】
導体パターンが形成された、絶縁基板の被接合面の凹凸や反りなどが大きい場合において、研磨などの工程を行わなくとも、接合時に接合面に平行に荷重を加えることで、Ｃｕ材料で形成された三次元網目構造の発泡金属体の柔軟性により変形し、密着性の良い接合体が得られる。
【００９６】
また、Ｐｂを使用しないため、高温Ｐｂフリーはんだ接合の代替となる。
また、前記したように、本発明により高耐熱性で高信頼性の接合を得ることができる。
尚、前記の実施例４〜実施例６の製造方法で製作された本発明の半導体装置は図５（ｂ）、図７（ｃ）、図８（ｃ）に示されている。この発泡金属体５による接合方法を用いることで、高耐熱性で高信頼性の半導体装置が得られる。
【００９７】
つぎに説明する実施例７〜９と前記した実施例５、６との違いは、半導体チップ１３と接合する発泡金属体１６（Ｃｕ材発泡金属シート１１３）において、半導体チップ１３と接合する側と反対側の金属箔１２，１１２やリードフレーム１９（電気配線材１１８）と発泡金属体１６（Ｃｕ材発泡金属シート１１３）との接合を直接接合、微粒子金属やろう材などの接合材による接合に代えた点である。
【実施例７】
【００９８】
図１０および図１１は、この発明の第７実施例に係る半導体装置の製造方法であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。
図１０（ａ）において、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などを主剤としたセラミック基板１１１の両面にＣｕやＡｌなどの金属箔１１２が必要なパターンで形成された絶縁基板１１０の一方の導体パターン上に、単結晶ＳｉあるいはＳｉＣなどの半導体チップ１１４を接合する構成である。本発明では、絶縁基板１１０に形成する導体パターンの材質をＣｕとするのが望ましいが、それに限定されるものではない。
【００９９】
絶縁基板１１０の半導体チップ１１４を接合するＣｕパターンの被接合面に、Ｃｕ材で形成され厚みが０．０５ｍｍから０．５ｍｍのオープンセルの三次元網目構造の発泡金属シート１１３を直接接合１３０によって接合する。
【０１００】
直接接合１３０は、絶縁基板１０の半導体チップ１１４を接合するＣｕパターンの被接合面に、発泡金属シート１１３を直接接触させ、不活性雰囲気、還元雰囲気あるいは真空雰囲気下で、６００℃〜１１００℃の温度で加熱を行う。
【０１０１】
その際、絶縁基板１１０のＣｕパターン表面の表面粗さが大きいあるいは平坦性が悪い場合には、発泡金属シート１１３に０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａの荷重を負荷することで、絶縁基板１１０のＣｕパターン表面に対し発泡金属シート１１３が柔軟に密着し強固に接合される。
【０１０２】
また、負荷する荷重により、発泡金属シート１１３の厚みおよびオープンセルの空孔率を制御することも可能である。接合後のオープンセルの空孔率は、発泡金属１３の全体積に対し５０％以下とするのが望ましい。空孔率が大きくなると、Ｃｕ材の絶対量が少なくなるため、Ｓｎ系材料との拡散反応において、ＣｕＳｎ合金となり、Ｃｕ材による三次元網目構造の骨格が消失してしまう場合がある。また、逆にあまり空孔率を小さくすると、クローズドセルの空孔が形成され易く、最終的にボイドとして残存するため、熱伝導および電気伝導を低下させることとなる。
【０１０３】
つぎに、図１０（ｂ）において、発泡金属シート１１３と半導体チップ１４裏面の間に供給するＳｎ材１６は、供給する厚みが１０μｍ以下の場合、半導体チップ１４の被接合面には、湿式めっきあるいはスパッタリング、蒸着などの真空成膜により直接形成することが出来る。供給する厚みが１０μｍより厚い場合、ペースト状態でディスペンス供給あるいは箔やペレット形状で供給する。Ｓｎ材１１６には融点を上昇させず、ＮｉあるいはＣｕなどとの化合物の強度が低下せず、かつ融点が４００℃以下とならない材質および添加量であれば、Ｓｎ材１１６に添加して合金組成とすることも可能である。
【０１０４】
また、半導体チップ１１４にはＳｎ材１１６と反応層を形成するＮｉまたはＮｉにＰあるいはＢを添加したメタライズ層１１５を予め形成する必要がある。また、Ｎｉ系メタライズ層１１５の下層には、半導体チップ１１４との密着性を確保するため、Ｔｉなどのメタライズ層を形成しておく。
【０１０５】
また、Ｓｎ材１１６をペーストあるいは箔やペレット形状で供給する場合、Ｎｉ系メタライズ層１１５の酸化を抑制するためにＡｕメタライズ層を形成しておく。図１０ではＴｉ層およびＡｕ層は図示されていない。
【０１０６】
つぎに、図１０（ｃ）において、絶縁基板１０のＣｕパターンの被接合面に接合した、Ｃｕ材で形成されオープンセルの三次元網目構造の発泡金属シート１１３と半導体チップ１１４裏面を、Ｓｎ材１１６を介して接触するように配置し、不活性雰囲気、還元雰囲気あるいは真空雰囲気下で、Ｓｎ材１１６の融点以上、４００℃以下の温度で３０ｓｅｃ〜３０ｍｉｎの加熱を行う。
【０１０７】
より好ましくは、２５０℃〜３５０℃で加熱を行う。加熱の際、接合面に対し０．１〜１０ＭＰａの範囲で荷重することで、過剰に供給されたＳｎ材１１６が発泡金属シート１１３側面から排出され、より速く金属化合物が形成されるとともに、ボイドの低減効果も得られ、融点が４００℃以上となる接合体１１７が得られる。この接合体１１７は発泡金属シート１１３にＳｎ材１１６が浸み込んだＣｕＳｎ合金接合体である三次元網目構造体と三次元網目構造体を構成するＣｕ骨格からなる。
【０１０８】
また、大気雰囲気下で加熱を行う場合、発泡金属シート１１３にあらかじめ、ＡｕあるいはＳｎのめっきを０．０１μｍから０．５μｍの厚みで施しておく。これにより、大気雰囲気下においても、Ｓｎ材１１６が溶融した際に、発泡金属シート１１３のセル内への浸透性が得られる。
【０１０９】
つぎに、図１１（ｄ）、（ｅ）において、半導体チップ１１４の表面に接合する、Ｃｕ材からなるリボンあるいはリードフレームなどの電気配線材１１８の半導体チップ１１４と接合する領域に対応する被接合面に、Ｃｕ材料で形成されたオープンセルで三次元網目構造の発泡金属シート１１３を配置し接合する。接合は、絶縁基板１１０のＣｕパターンと発泡金属シート１１３と同様に行う。半導体チップ１１４表面にはＡｌ系の電極膜が形成されており、その表面にＮｉまたはＮｉにＰあるいはＢを添加したメタライズ層１１５を湿式めっき方などにより形成する。電気配線材１１８に接合した発泡金属シート１１３と半導体チップ１１４表面とは、絶縁基板１１０のＣｕパターンに接合した発泡金属シート１１３と半導体チップ１１４裏面の接合と同様に、その間にＳｎ材１１６を供給して接合を行う。絶縁基板１１０のＣｕパターンに接合した発泡金属シート１１３と半導体チップ１１４裏面の接合後に、電気配線材１１８の半導体チップ１１４と接合する場合であっても、先に接合した接合体１１７の融点が４００℃以上となっているため、再溶融により接合不良となることはない。また、同時に接合することも可能である。同時に接合する場合、半導体チップ１１４の裏面側の接合面積に対し、表側の接合面積が小さく、半導体チップ１１４の中心荷重とならない場合があるため、加圧を負荷する際は０．１〜５ＭＰａとするのが望ましい。
【０１１０】
これらにより、耐熱性および応力緩和効果が高く、熱伝導性および電気伝導性に優れた接合体１１７が得られる。
つぎに、図１１（ｆ）において半導体チップ１１４と金属箔１１２の間をボンデングワイヤ１２０を接続する。これらを図示しないケースに収納して半導体装置が出来上がる。
【０１１１】
発泡金属シートと金属箔もしくは電気配線材１１８を直接接合１３０により固着することによって、接合強度をＣｕＳｎ合金層１８で接合する場合より強固な接合になり、半導体装置の信頼性を高めることができる。
【実施例８】
【０１１２】
図１２および図１３は、この発明の第８実施例に係る半導体装置の製造方法であり、工程順に示した要部製造工程断面図である。実施例７との違いは直接接合１３０の代わりにＣｕ微粒子１２１を用いて接合する点である。
【０１１３】
図１２（ａ）において、Ｃｕパターンが形成された絶縁基板１１０、半導体チップ１１４、Ｃｕ材からなるリボンやリードフレームなどの電気配線材１１８およびＣｕ材で形成されたオープンセルの三次元網目構造の発泡金属シート１１３の構成は、実施例１と同様である。
【０１１４】
Ｃｕパターンが形成された絶縁基板１１０と発泡金属シート１１３および、図１３（ｄ）に示す電気配線材１１８と発泡金属シート１１３の接合において、その接合界面に０．０１μｍから１μｍの揮発性溶剤に分散させたＣｕ微粒子１２１をインサートして接合を行う。具体的には、Ｃｕ微粒子はサイズ効果により焼結温度がバルクＣｕの融点より低く、低温で焼結可能である。Ｃｕ微粒子１２１は金属ナノ粒子であり、通常ペースト状で用いられる。
【０１１５】
絶縁基板１１０のＣｕパターンの被接合面上および電気配線材１１８の被接合面上に、有機溶剤あるいは有機分散材と混合したペースト状になったＣｕ微粒子１２１を１０μｍから５０μｍの厚みで塗布する。
【０１１６】
つぎに、図１２（ｂ）において、Ｃｕ微粒子１２１を塗布した面に発泡金属シート１１３を接触するように配置し、不活性雰囲気、還元雰囲気あるいは真空雰囲気下で、３００℃から６００℃で１ｍｉｎから６０ｍｉｎ加熱する。
【０１１７】
つぎに、図１２（ｃ）において、その際、発泡金属シート１１３に対し１ＭＰａから１０ＭＰａの加圧を負荷することで、溶剤あるいは分散材が揮発しＣｕ微粒子１２１が焼結反応を起こし、Ｃｕパターンが形成された絶縁基板１１０と発泡金属シート１１３が強固に接合される。
【０１１８】
Ｃｕ微粒子１２１を分散させていた溶剤は、接合時の加熱により揮発するが、発泡金属シート１１３のオープンセルを通り全て飛散するため、ボイドのような未接合部を形成することがない。また、Ｃｕ微粒子１２１は焼結体となるため、その融点はバルクＣｕと同等となり、その後のＳｎ材１１６を介した半導体チップ１１４との接合における加熱によって接合部が溶融することはない。
【０１１９】
つぎに、図１３（ｄ）おいて、電気配線材１１８と発泡金属シート１１３をＣｕ微粒子１１２で接合した後、発泡金属シート１１３と半導体チップ１１４の間にＳｎ材１１６を配置する。
【０１２０】
つぎに、図１３（ｅ）において、発泡金属シート１１３と半導体チップ１１４を接合する。接合条件は前記した通りである。
つぎに、図１３（ｆ）において、半導体チップ１１４と金属箔１１２の間をボンデングワイヤ１２０を接続する。これらを図示しないケースに収納して半導体装置が出来上がる。
【０１２１】
実施例７，８において、発泡金属シート１１３と半導体チップ１１４および発泡金属シート１１３と電気配線材１１８は両者とも直接接合もしくはＣｕ微粒子によって接合した例を説明したが、両者で違えても構わない。
【０１２２】
発泡金属シートと金属箔もしくは電気配線材１１８をＣｕ微粒子１２１により固着することによって、接合強度をＣｕＳｎ合金層１８で接合する場合より強固な接合になり、半導体装置の信頼性を高めることができる。
【実施例９】
【０１２３】
この発明の第９実施例に係る半導体装置の製造方法を説明する。この半導体装置の要部製造工程断面図は実施例８の図１２および図１３を用いる。実施例８との違いはＣｕ微粒子１２１の代わりにろう材１２１ａを用いて接合した点である。
【０１２４】
Ｃｕパターンが形成された絶縁基板１０、半導体チップ１４、Ｃｕ材からなるリボンやリードフレームなどの電気配線材１１８およびＣｕ材で形成されたオープンセルの三次元網目構造の発泡金属シート１１３の構成は、実施例７−実施例１と同様である。
【０１２５】
Ｃｕパターンが形成された絶縁基板１１０と発泡金属シート１１３および、電気配線材１１８と発泡金属シート１１３の接合において、Ａｇ系ろう材あるいはＣｕ系ろう材などのろう材１２１ａを用いる。
【０１２６】
ろう材１２１ａは、３０μｍから５０μｍの厚みで、絶縁基板１１０のＣｕパターンの被接合面上および電気配線材１１８の被接合面上にペッレト状で供給する。ろう材１２１ａ上に発泡金属シート１１３を配置し、不活性雰囲気，還元雰囲気あるいは真空雰囲気下で７００℃から９００℃で加熱を行う。
【０１２７】
ろう材１２１ａでの接合の場合、加圧を行うと発泡金属シート１１３のオープンセル内に溶融したろう材１２１ａが浸透し、空孔を埋めてしまうため、絶縁基板１１０のＣｕパターンの被接合面上および電気配線材１１８の被接合面上に供給するペレット状のろう材１２１ａの厚みは出来るだけ薄い方が望ましい。
【０１２８】
但し、ろう材１２１ａが薄い場合、絶縁基板１１０のＣｕパターンの被接合面および電気配線材１１８の被接合面の表面粗さおよび平坦度が大きいと、未接合部が生じるため、１ＭＰａ以下で加圧を行う。
【０１２９】
発泡金属シート１１３を接合した絶縁基板１１０と半導体チップ１１４および、発泡金属シート１１３を接合した電気配線材１１８と半導体チップ１１４の接合は、実施例７と同様に接合される。
【０１３０】
尚、前記の図１０〜図１３に示したＣｕパターン（金属箔１１２）が形成された絶縁基板１１０とＣｕ材で形成されたオープンセルの三次元網目構造の発泡金属シート１１３および、Ｃｕ材からなるリボンやリードフレームなどの電気配線材１１８とＣｕ材で形成されたオープンセルの三次元網目構造の発泡金属シート１１３のそれぞれの接合は、実施例７〜９において両者で同じ接合方式とした例を挙げたが、前記したように、それぞれの接合が異なった接合方式としても構わない。
【０１３１】
例えば、絶縁基板１１０のＣｕパターンのＣｕ箔１２と、母材のセラミック１１１がろう材により接合されている場合、Ｃｕパターンが形成された絶縁基板１１０と発泡金属シート１１３の接合には、接合温度の低いＣｕ微粒子１２１を介した接合を用いるのが望ましく、一方、電気配線材１１８と発泡金属シート１１３の接合には、より強固な接合が得られる直接接合を用いるのが好ましい。
【符号の説明】
【０１３２】
１，２  被接合材
３    Ｎｉ膜
４，４ａ、１５  Ｓｎ膜
４ｂ  Ｓｎ
５，１６  発泡金属体
６    オープンセル
７    骨格
８，１８  ＣｕＳｎ合金層
９、１７  Ｎｉ（Ｃｕ）Ｓｎ合金層
１０，１１０    絶縁基板
１１，１１１    セラミック板
１２，１１２    金属箔
１３，１１４    半導体チップ
１４，１１５    Ｎｉ材メタライズ層
１９    リードフレーム
２１，１２０  ボンディングワイヤ
２３    はんだ材
１１３    Ｃｕ材発泡金属シート
１１６    Ｓｎ材
１１７    接合体（ＣｕＳｎ合金接合体＋三次元網目構造Ｃｕ骨格）
１１８    電気配線材
１１９    高温Ｐｂフリーはんだ
１２１    Ｃｕ微粒子
１２１ａ  ろう材
【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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