(57)【要約】【課題】融点が２６０℃以上の鉛フリー半田による容易な半田接続を実現する。【解決手段】金属片７１に形成される鉛フリーの半田皮膜７２ａ，７２ｂと、半導体チップ１０の電極パッド２１とが接するように内部接続部材７０を配置する。半田皮膜７２ａ，７２ｂを加熱溶融することにより、内部接続部材７０と半導体チップ１０とを半田接続する。半田皮膜７２ａ，７２ｂの各々の融点は、２６０℃以上である。【選択図】図４
2011243752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部接続部材と半田接続される半導体チップを含む半導体装置の製造方法であって、
前記半導体チップには、電極が形成されており、
前記内部接続部材は、所定形状の金属片と、鉛フリーの半田皮膜とを含み、
前記金属片の表面の少なくとも一部には、前記半田皮膜が形成され、
前記半田皮膜の融点は、２６０℃以上であり、
前記半導体装置の製造方法は、
前記金属片に形成される前記半田皮膜と、前記半導体チップの前記電極とが少なくとも接するように前記内部接続部材または前記半導体チップを配置する第１工程と、
前記半田皮膜を加熱溶融することにより、前記内部接続部材と前記半導体チップとを半田接続する第２工程とを含む
半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体装置には、インナーリード部が形成されたリードフレームが使用され、
前記金属片の形状は、前記半導体チップの前記電極と、前記リードフレームの前記インナーリード部とを跨ぐ形状であり、
前記電極および前記インナーリード部の上方に前記金属片を配置した状態において、前記半田皮膜が形成された前記金属片の表面の一部は、前記金属片のうち、前記電極および前記インナーリード部にそれぞれ対向する第１領域および第２領域であり、
前記第１工程では、前記第１領域に形成された半田皮膜および前記第２領域に形成された半田皮膜を、それぞれ、前記電極および前記インナーリード部に接するように前記内部接続部材を配置し、
前記第２工程では、前記第１領域に形成された半田皮膜および前記第２領域に形成された半田皮膜を加熱溶融することにより、前記内部接続部材を前記半導体チップおよび前記リードフレームに半田接続する
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体装置には、金属片としてのリードフレームが使用され、
前記リードフレームの少なくとも一部には、前記半田皮膜が形成され、
前記半田皮膜が形成された、前記リードフレームの少なくとも一部は、前記内部接続部材であり、
前記第２工程では、前記内部接続部材としての前記リードフレームの少なくとも一部と、前記半導体チップとを半田接続する、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記半導体装置には、ダイパッドが形成されたリードフレームが使用され、
前記金属片の形状は、平面形状であり、
前記金属片の主面および該主面の反対面に前記半田皮膜が形成された該金属片は、前記内部接続部材であり、
前記半導体装置の製造方法は、さらに、
前記金属片の反対面に形成された半田皮膜と前記ダイパッドとが接するように、前記内部接続部材を配置する工程を含み、
前記第２工程では、前記金属片の反対面に形成された半田皮膜および前記金属片の主面に形成された半田皮膜を過熱溶融することにより、前記内部接続部材と前記ダイパッドとを半田接続し、
前記第１工程では、前記ダイパッドに半田接続された前記内部接続部材における前記金属片の主面に形成された溶融した半田皮膜と、前記半導体チップの前記電極とが接するように前記半導体チップを配置し、
前記内部接続部材と前記半導体チップとが半田接続される
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
半田接続に使用される半導体内部接続部材であって、
前記半導体内部接続部材は、金属片と、鉛フリーの半田皮膜とを含み、
前記金属片の表面の少なくとも一部には、前記半田皮膜が形成され、
前記半田皮膜の融点は、２６０℃以上である
半導体内部接続部材。
【請求項６】
前記金属片の形状は、半田接続の対象となる少なくとも２箇所を繋ぐ形状である
請求項５に記載の半導体内部接続部材。
【請求項７】
前記金属片の熱膨張率は、Ｃｕの熱膨張率とＳｉの熱膨張率との間の値である
請求項５に記載の半導体内部接続部材。
【請求項８】
前記金属片の表面粗さＲａは、０．３μｍ以上である
請求項５に記載の半導体内部接続部材。
【請求項９】
前記金属片は、Ｃｕを主組成とし、
前記金属片の形状は、平面形状であり、
前記半田皮膜は、Ｂｉを主組成とし、
前記金属片の表面には、Ｂｉを主組成とする前記半田皮膜が直接形成される
請求項５に記載の半導体内部接続部材。
【請求項１０】
前記半田皮膜の表面には、さらに、ＡｇまたはＡｕ薄膜が形成される
請求項５に記載の半導体内部接続部材。
【請求項１１】
前記半田皮膜は、Ｚｎ、Ａｌを主組成とする
請求項５に記載の半導体内部接続部材。
【請求項１２】
前記半田皮膜は、２以上の異なる材料の層を少なくとも含む複数の層により構成される
請求項５に記載の半導体内部接続部材。
【請求項１３】
前記複数の層のうちの第１層は、融点が２６０℃から４００℃の間の材料を主組成とし、
前記第１層に隣接する第２層の材料の融点は、前記第１層の組成の材料の融点より低く、
前記第２層は、半田溶融時に、前記第１層の組成を前記第２層に取り込んで合成半田となり、当該合成半田の融点は、２６０℃以上となる、
請求項１２に記載の半導体内部接続部材。
【請求項１４】
前記複数の層は、Ｓｎを主組成とする層およびＣｕを主組成とする層を含む、
請求項１３に記載の半導体内部接続部材。
【請求項１５】
前記複数の層は、Ｂｉを主組成とする層とＣｕを主組成とする層とを含む
請求項１３に記載の半導体内部接続部材。
【請求項１６】
前記複数の層は、Ｂｉを主組成とする層とＡｇを主組成とする層を含む
請求項１３に記載の半導体内部接続部材。
【請求項１７】
前記複数の層は、Ｂｉを主組成とする層とＮｉを主組成とする層を含む
請求項１３に記載の半導体内部接続部材。
【請求項１８】
請求項５に記載の半導体内部接続部材を複数取得可能な半導体内部接続部材群であって、
前記半導体内部接続部材群は、
複数の前記半導体内部接続部材と、
前記複数の半導体内部接続部材に共通して接続されるフレーム部とを含む、
半導体内部接続部材群。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、半導体内部接続部材および半導体内部接続部材群に関し、特に、鉛フリー半田を使用する半導体装置の製造方法、半導体内部接続部材および半導体内部接続部材群に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体パッケージの内部接続として、リードフレームに半導体チップを搭載し固定するダイボンド工程などにおいて、８５％以上の高濃度の鉛を含有する高温鉛半田による接続が用いられている。
【０００３】
近年の世界的な環境問題への関心の高まりや法規制などの動きから、鉛を含有しない鉛フリー化への要求が高まっている。そこで、鉛フリー半田材料による半導体内部接続方法の開発が盛んに行われている。
【０００４】
従来の半導体内部接続方法では、半導体チップを搭載するダイパッドを有するリードフレームを還元雰囲気中で高温に加熱し、ダイパッド上に半田を供給し、溶融した半田上に裏面がメタライズされた半導体チップをマウントする。これにより、半導体チップをダイパッドに固定するとともに電気的接続を取る。
【０００５】
特許文献１では、半導体チップをダイパッドに搭載する前に応力緩衝板をダイパッドに搭載する。これにより、ダイパッドと半導体チップとの間の熱膨張率差に起因する応力の緩和を図っている。
【０００６】
また、特に大電流を扱うパワー半導体素子において、半導体チップの電極パッド側の接続をワイヤーボンドではなく半田で行っているものもある。この場合、当該接続には、高温鉛半田が用いられている。
【０００７】
その接続工法では、以下の処理が行われる。まず、半導体チップの電極パッド上に半田箔や半田ペーストの形で半田材料を供給する。そして、その供給した半田上にリード部材を搭載したものを還元性の雰囲気炉内に配置し、当該半田を加熱溶融する。これにより、電極パッドとリード部材とを半田接続する（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１９０８５０号公報
【特許文献２】特開昭５８−１２８７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来、半導体パッケージの内部接続として半導体チップ裏面のダイボンドや電極パッドのリード接続に用いられている高温鉛半田は、「糸半田」、「半田箔」、「半田ペースト」の形で供給されて来た。
【００１０】
ダイスボンドなど半導体製造装置への連続供給性から、糸半田が最も広く使われており、糸半田の供給が困難な場合に半田箔が用いられている。半田ペーストはプリント基板への部品実装に多く使われている。しかしながら、半田ペーストは、ペースト内の溶剤などの揮発成分やフラックス等の腐食性残渣の問題があり一部の半導体パッケージの使用に留まっている。
【００１１】
一方、半導体内部接続に用いる半田材料としては半導体パッケージの半田付けに耐える必要がある。そのため、耐リフロー性を考慮すると、半導体内部接続に用いる半田材料の融点は２６０℃以上である必要がある。
【００１２】
しかしながら、融点が２６０℃以上の鉛フリー半田を、半導体内部接続等における半田接続に適用するのは困難である。
【００１３】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、融点が２６０℃以上の鉛フリー半田による容易な半田接続を実現する、半導体装置の製造方法等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の課題を解決するために、この発明のある局面に従う半導体装置の製造方法は、内部接続部材と半田接続される半導体チップを含む半導体装置の製造方法である。前記半導体チップには、電極が形成されており、前記内部接続部材は、所定形状の金属片と、鉛フリーの半田皮膜とを含み、前記金属片の表面の少なくとも一部には、前記半田皮膜が形成され、前記半田皮膜の融点は、２６０℃以上であり、前記半導体装置の製造方法は、前記金属片に形成される前記半田皮膜と、前記半導体チップの前記電極とが少なくとも接するように前記内部接続部材または前記半導体チップを配置する第１工程と、前記半田皮膜を加熱溶融することにより、前記内部接続部材と前記半導体チップとを半田接続する第２工程とを含む。
【００１５】
すなわち、融点が２６０℃以上の鉛フリーの半田皮膜が予め形成された金属片を含む内部接続部材を使用して、内部接続部材と半導体チップとが半田接続される。したがって、融点が２６０℃以上の鉛フリー半田による容易な半田接続を実現することができる。
【００１６】
また、好ましくは、前記半導体装置には、インナーリード部が形成されたリードフレームが使用され、前記金属片の形状は、前記半導体チップの前記電極と、前記リードフレームの前記インナーリード部とを跨ぐ形状であり、前記電極および前記インナーリード部の上方に前記金属片を配置した状態において、前記半田皮膜が形成された前記金属片の表面の一部は、前記金属片のうち、前記電極および前記インナーリード部にそれぞれ対向する第１領域および第２領域であり、前記第１工程では、前記第１領域に形成された半田皮膜および前記第２領域に形成された半田皮膜を、それぞれ、前記電極および前記インナーリード部に接するように前記内部接続部材を配置し、前記第２工程では、前記第１領域に形成された半田皮膜および前記第２領域に形成された半田皮膜を加熱溶融することにより、前記内部接続部材を前記半導体チップおよび前記リードフレームに半田接続する。
【００１７】
また、好ましくは、前記半導体装置には、金属片としてのリードフレームが使用され、
前記リードフレームの少なくとも一部には、前記半田皮膜が形成され、前記半田皮膜が形成された、前記リードフレームの少なくとも一部は、前記内部接続部材であり、前記第２工程では、前記内部接続部材としての前記リードフレームの少なくとも一部と、前記半導体チップとを半田接続する。
【００１８】
また、好ましくは、前記半導体装置には、ダイパッドが形成されたリードフレームが使用され、前記金属片の形状は、平面形状であり、前記金属片の主面および該主面の反対面に前記半田皮膜が形成された該金属片は、前記内部接続部材であり、前記半導体装置の製造方法は、さらに、前記金属片の反対面に形成された半田皮膜と前記ダイパッドとが接するように、前記内部接続部材を配置する工程を含み、前記第２工程では、前記金属片の反対面に形成された半田皮膜および前記金属片の主面に形成された半田皮膜を過熱溶融することにより、前記内部接続部材と前記ダイパッドとを半田接続し、前記第１工程では、前記ダイパッドに半田接続された前記内部接続部材における前記金属片の主面に形成された溶融した半田皮膜と、前記半導体チップの前記電極とが接するように前記半導体チップを配置し、前記内部接続部材と前記半導体チップとが半田接続される。
【００１９】
この発明の他の局面に従う半導体内部接続部材は、半田接続に使用される。前記半導体内部接続部材は、金属片と、鉛フリーの半田皮膜とを含み、前記金属片の表面の少なくとも一部には、前記半田皮膜が形成され、前記半田皮膜の融点は、２６０℃以上である。
【００２０】
すなわち、半導体内部接続部材は、融点が２６０℃以上の鉛フリーの半田皮膜が形成されている金属片を含む。この半導体内部接続部材を使用することにより、融点が２６０℃以上の鉛フリーの半田皮膜を過熱溶融するという簡単な工程で、半田接続対象となる箇所に、半導体内部接続部材を容易に半田接続することができる。つまり、融点が２６０℃以上の鉛フリー半田による容易な半田接続を実現することができる。
【００２１】
また、好ましくは、前記金属片の形状は、半田接続の対象となる少なくとも２箇所を繋ぐ形状である。
【００２２】
また、好ましくは、前記金属片の熱膨張率は、Ｃｕの熱膨張率とＳｉの熱膨張率との間の値である。
【００２３】
また、好ましくは、前記金属片の表面粗さＲａは、０．３μｍ以上である。
また、好ましくは、前記金属片は、Ｃｕを主組成とし、前記金属片の形状は、平面形状であり、前記半田皮膜は、Ｂｉを主組成とし、前記金属片の表面には、Ｂｉを主組成とする前記半田皮膜が直接形成される。
【００２４】
Ｃｕを主組成とする金属片は酸化され易いため、通常半田接合が行われる面にはＮｉやＡｇなどのめっき皮膜が形成される。しかしながら、本態様によればＣｕの上に酸化膜を介さずに直接半田皮膜を形成できる。
【００２５】
また、好ましくは、前記半田皮膜の表面には、さらに、ＡｇまたはＡｕ薄膜が形成される。
【００２６】
これにより、半田皮膜の表面酸化を防止し、安定した半田接続を実現できる。
また、好ましくは、前記半田皮膜は、Ｚｎ、Ａｌを主組成とする。
【００２７】
また、好ましくは、前記半田皮膜は、２以上の異なる材料の層を少なくとも含む複数の層により構成される。
【００２８】
これにより、原料として半田合金化しにくい組成であっても、半田接合時に溶融することにより、所望の組成の合金を形成することができる。
【００２９】
また、好ましくは、前記複数の層のうちの第１層は、融点が２６０℃から４００℃の間の材料を主組成とし、前記第１層に隣接する第２層の材料の融点は、前記第１層の組成の材料の融点より低く、前記第２層は、半田溶融時に、前記第１層の組成を前記第２層に取り込んで合成半田となり、当該合成半田の融点は、２６０℃以上となる。
【００３０】
また、好ましくは、前記複数の層は、Ｓｎを主組成とする層およびＣｕを主組成とする層を含む。
【００３１】
また、好ましくは、前記複数の層は、Ｂｉを主組成とする層とＣｕを主組成とする層とを含む。
【００３２】
また、好ましくは、前記複数の層は、Ｂｉを主組成とする層とＡｇを主組成とする層を含む。
【００３３】
また、好ましくは、前記複数の層は、Ｂｉを主組成とする層とＮｉを主組成とする層を含む。
【００３４】
この発明のさらに他の局面に従う半導体内部接続部材群は、前記半導体内部接続部材を複数取得可能である。前記半導体内部接続部材群は、複数の前記半導体内部接続部材と、前記複数の半導体内部接続部材に共通して接続されるフレーム部とを含む。
【００３５】
半導体内部接続部材群から複数の半導体内部接続部材を順次切り離すことにより、内部接続を行う半導体装置に対し、半導体内部接続部材を連続的に供給することが可能となり、半導体装置の生産性が向上する。
【発明の効果】
【００３６】
本発明により、融点が２６０℃以上の鉛フリー半田による容易な半田接続を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１の実施の形態における半導体装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における半導体チップを説明するための図である。
【図３】第１の実施の形態における一例としてのリードフレームを示す図である。
【図４】第１の実施の形態における、半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図５】第１の実施の形態における、半導体装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施の形態で使用される、半導体チップを示す図である。
【図７】第２の実施の形態における一例としてのリードフレームを示す図である。
【図８】第２の実施の形態における、半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図９】第２の実施の形態における、半導体装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第３の実施の形態で使用される、内部接続部材７０ｂを示す図である。
【図１１】第３の実施の形態における、半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図１２】第３の実施の形態における、半導体装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図１３】内部接続部材の製造方法を説明するための図である。
【図１４】一例としての内部接続部材を示す図である。
【図１５】一例としての内部接続部材を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００３９】
なお、以下に説明する構成要素の材料は一例であり、当該構成要素には、当該材料と同様な性質の他の材料が使用されてもよい。
【００４０】
＜第１の実施の形態＞
以下、第１の実施の形態における半導体装置の製造方法を、図を参照しながら説明する。
【００４１】
図１は、第１の実施の形態における半導体装置１００の構成を示す図である。
図１に示されるように、半導体装置１００は、半導体チップ１０を含む。半導体チップ１０は、封止樹脂１１０により封止される。半導体チップ１０は、外部端子１２０と電気的に接続される。
【００４２】
図２は、第１の実施の形態における半導体チップ１０を説明するための図である。
図２（ａ）は、半導体チップ１０の斜視図である。
【００４３】
半導体チップ１０には、電極２０および電極パッド２１が形成される。電極２０の表面には、半田皮膜３０が形成される。
【００４４】
電極２０は、Ｔｉ（チタン）−Ｃｕ薄膜と、Ｃｕ（銅）膜とを含む。Ｃｕ膜の厚みは、一例として、３μｍである。
【００４５】
電極２０の形成方法について説明する。まず、スパッタ法により、半導体チップ１０上にＴｉ−Ｃｕ薄膜が成膜される。そして、スパッタ法により、Ｔｉ−Ｃｕ薄膜上にＣｕ膜がめっきとして成膜される。これにより、電極２０が形成される。
【００４６】
半田皮膜３０は、Ｂｉ（ビスマス）めっきを主組成とする。Ｂｉめっきの表面には、Ａｇめっきが形成される。Ｂｉめっきの厚みは、一例として、２０μｍである。Ａｇめっきの厚みは、一例として、０．５μｍである。半田皮膜３０の融点は、２６０℃以上である。
【００４７】
半田皮膜３０の形成方法について説明する。まず、電極２０上に、Ｂｉめっきが成膜される。そして、Ｂｉめっき上にＡｇめっきが形成される。Ｂｉめっき上にＡｇめっきが形成することにより、Ｂｉめっき形成後のＢｉの表面酸化を防止することができる。また、Ｂｉめっき上にＡｇめっきが形成することにより、半田接続時に、Ｂｉめっきを容易に溶解することが可能となるとともに、被接続物への半田の濡れを良好にすることができる。
【００４８】
電極パッド２１は、半導体チップ１０において、電極２０が形成される面と反対側の面に形成される。
【００４９】
電極パッド２１は、Ｃｕ電極の表面にＡｇ薄膜が成膜されたものである。
電極パッド２１の形成方法について説明する。まず、半導体チップ１０の表面に、Ｃｕ電極が成膜される。そして、Ｃｕ電極の表面にＡｇ薄膜が成膜される。これにより、電極パッド２１が形成される。Ｃｕ電極の表面にＡｇ薄膜が成膜されることにより、Ｃｕ電極の酸化を防ぎ半田の濡れ性を向上させることができる。
【００５０】
図２（ａ）の半導体チップ１０は、図２（ｂ）のように、上下方向に反転させて、後述するリードフレーム５０に載せられる。この場合、電極２０は、半導体チップ１０に対する裏面電極として機能する。
【００５１】
図３は、第１の実施の形態における一例としてのリードフレーム５０を示す図である。
リードフレーム５０を構成する主な材料は、Ｃｕである。なお、リードフレーム５０を構成する主な材料は、Ｃｕ以外の材料であってもよい。
【００５２】
図３に示されるように、リードフレーム５０には、ダイパッド５１およびインナーリード部５２が形成される。ダイパッド５１およびインナーリード部５２は、リードフレーム５０の一部である。
【００５３】
ダイパッド５１およびインナーリード部５２の各々には、Ａｇめっきが形成される。これにより、Ａｇめっきに覆われる、リードフレーム５０の一部のＣｕの酸化を防ぐことができるとともに、半田の濡れ性を向上させることができる。
【００５４】
（半導体装置の製造方法）
次に、半導体装置１００の製造方法について説明する。
【００５５】
図４は、第１の実施の形態における、半導体装置１００の製造方法を説明するための図である。
【００５６】
図５は、第１の実施の形態における、半導体装置１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【００５７】
なお、以下で説明する各工程は周知のプロセス技術を用いて実施できるため、プロセス条件などの詳細な説明は適宜省略する。また、以下で示す材料およびプロセスは１つの典型例であって、本発明の半導体装置およびその製造方法を限定するものではない。適性が知られている他の材料およびプロセスを代用した場合も本発明に含まれる。これらのことは、後述する第２および第３の実施の形態における製造方法についても同様である。
【００５８】
まず、加熱工程が行われる（Ｓ１１０）。加熱工程では、図４（ａ）に示されるリードフレーム５０が、還元雰囲気内で加熱される。ここで、還元雰囲気とは、一例として、水素等が満たされた環境である。
【００５９】
次に、半導体チップ配置工程が行われる（Ｓ１２０）。半導体チップ配置工程では、図４（ａ），図４（ｂ）に示されるように、半導体チップ１０に形成される半田皮膜３０と、ダイパッド５１とが接するように、半導体チップ１０が配置される。
【００６０】
これにより、加熱されたリードフレーム５０の一部であるダイパッド５１から伝わる熱により、半田皮膜３０が溶融する。これにより、ダイパッド５１と、半導体チップ１０とが電気的に接続される。すなわち、ダイパッド５１の上部に半導体チップ１０が固定される。
【００６１】
次に、内部接続工程が行われる（Ｓ１３０）。内部接続工程では、半導体内部接続部材が使用される。半導体内部接続部材は、半田接続に使用される。以下においては、半導体内部接続部材を、単に、内部接続部材ともいう。内部接続工程では、内部接続部材７０が使用される。
【００６２】
ここで、内部接続部材７０について説明する。内部接続部材７０は、図４（ｂ）に示される所定形状の金属片７１と、半田皮膜７２ａ，７２ｂとを含む。
【００６３】
金属片７１の表面の一部には、半田皮膜７２ａ，７２ｂが形成される。金属片７１は、Ｃｕを主組成とする。半田皮膜７２ａ，７２ｂの各々の融点は、２６０℃以上である。半田皮膜７２ａ，７２ｂの各々は、鉛が含有されていない鉛フリーの半田皮膜である。
【００６４】
次に、金属片７１の生成方法について説明する。
まず、板状の金属片の表面粗さＲａが０．３μｍ以上になるように、当該板状の金属片の表面が粗化される。
【００６５】
そして、酸洗浄により、当該板状の金属片の酸化膜が除去される。そして、電極パッド２１と、インナーリード部５２との二点間を接続するように、当該板状の金属片に曲げ加工等が施される。これにより、金属片７１が生成される。この場合、金属片７１の表面粗さＲａは、０．３μｍ以上である。
【００６６】
すなわち、金属片７１の形状は、図４（ｃ）に示されるように、半導体チップ１０の電極としての電極パッド２１と、リードフレーム５０のインナーリード部５２とを跨ぐ形状である。つまり、金属片７１の形状は、半導体チップ１０の電極としての電極パッド２１と、リードフレーム５０のインナーリード部５２とを繋ぐアーチ形状である。すなわち、金属片７１の形状は、半田接続の対象となる少なくとも２箇所を繋ぐ形状である。
【００６７】
金属片７１の表面の一部としての第１領域および第２領域には、それぞれ、半田皮膜７２ａ，７２ｂが形成される。電極（電極パッド２１）およびインナーリード部５２の上方に金属片７１を配置した状態において、金属片７１の第１領域および第２領域は、それぞれ、電極（電極パッド２１）およびインナーリード部５２に対向する。
【００６８】
すなわち、電極（電極パッド２１）およびインナーリード部５２の上方に金属片７１を配置した状態において、半田皮膜が形成された金属片７１の表面の一部は、金属片７１のうち、電極（電極パッド２１）およびインナーリード部５２にそれぞれ対向する第１領域および第２領域である。
【００６９】
次に、半田皮膜７２ａ，７２ｂの形成方法について説明する。なお、半田皮膜７２ａ，７２ｂの各々は、Ｂｉめっきを主組成とする。すなわち、金属片７１に形成される半田皮膜７２ａ，７２ｂの各々は、Ｂｉを主組成とする。Ｂｉめっきの表面には、Ａｇめっきが形成される。すなわち、半田皮膜７２ａ，７２ｂの各々の表面には、Ａｇが形成される。
【００７０】
当該Ｂｉめっきの厚みは、一例として、２０μｍである。当該Ａｇめっきの厚みは、一例として、０．５μｍである。
【００７１】
まず、金属片７１の第１領域および第２領域の各々に、Ｂｉめっきが成膜される。これにより、第１領域および第２領域に、それぞれ、半田皮膜７２ａ，７２ｂが成膜される。なお、前述したように、金属片７１の表面の酸化膜は除去されている。そのため、金属片７１の表面には、Ｂｉを主組成とする半田皮膜７２ａ，７２ｂが直接形成される。
【００７２】
そして、Ｂｉめっきの表面にＡｇめっきが成膜される。
前述の内部接続工程では、半田皮膜７２ａ，７２ｂが、電極パッド２１およびインナーリード部５２に接するように内部接続部材７０が配置される。
【００７３】
すなわち、内部接続工程は、第１領域に形成された半田皮膜７２ａおよび第２領域に形成された半田皮膜７２ｂを、それぞれ、電極（電極パッド２１）およびインナーリード部５２に接するように内部接続部材７０を配置する工程である。つまり、内部接続工程は、金属片７１に形成される半田皮膜７２ａと、半導体チップ１０の電極（電極パッド２１）とが接するように内部接続部材７０を配置する工程である。
【００７４】
次に、溶融工程が行われる（Ｓ１４０）。溶融工程では、図４（ｂ），図４（ｃ）に示されるように、加熱されたリードフレーム５０から内部接続部材７０に対し伝わる熱により、半田皮膜７２ａ，７２ｂが溶融する。
【００７５】
具体的には、加熱されたリードフレーム５０から内部接続部材７０に対し伝わる熱により、半田皮膜７２ａ，７２ｂの各々に主組成であるＢｉめっきが溶融するとともに、当該ＢｉにＡｇが取り込まれ一体となったＢｉ−Ａｇ組成の合成半田が生成され、当該Ｂｉ−Ａｇ組成の半田が溶融する。
【００７６】
したがって、半田皮膜７２ａ，７２ｂが溶融する直前まで、Ｂｉ半田表面の酸化を防ぐことができる。また、Ｂｉ−Ａｇ組成の半田が溶融することにより、溶融する半田と、電極パッド２１、インナーリード部５２などの被接合面との半田接合を阻害することなく容易に半田接合ができる。
【００７７】
これにより、内部接続部材７０が、半導体チップ１０に形成される電極パッド２１と、リードフレーム５０に形成されるインナーリード部５２とに半田接続される。すなわち、内部接続部材７０が、半導体チップ１０およびリードフレーム５０に接続される。したがって、半導体チップ１０と、リードフレーム５０とが、内部接続部材７０を介して電気的に接続される。
【００７８】
すなわち、溶融工程は、第１領域に形成された半田皮膜７２ａおよび第２領域に形成された半田皮膜７２ｂを加熱溶融することにより、内部接続部材７０を半導体チップ１０およびリードフレーム５０に半田接続する工程である。つまり、溶融工程は、半田皮膜７２ａを加熱溶融することにより、内部接続部材７０と半導体チップ１０とを半田接続する工程でもある。
【００７９】
次に、図４（ｃ）のリードフレーム５０が冷却された後、封止工程が行われる（Ｓ１５０）。封止工程では、図４（ｃ）の半導体チップ１０および内部接続部材７０等を、図１の封止樹脂１１０で封止する。
【００８０】
次に、仕上げ工程が行われる（Ｓ１６０）。仕上げ工程では、封止樹脂１１０により封止された半導体チップ１０が、リードフレーム５０の一部から切り離される。この場合、切り離された半導体チップ１０は、インナーリード部５２が形成されたリードフレーム５０の一部と接続される。そして、切り離された半導体チップ１０に接続されるリードフレーム５０の一部を、図１の外部端子１２０に加工する。
【００８１】
以上の工程により、図１の半導体装置１００が製造される。
すなわち、半導体装置１００の製造には、リードフレーム５０が使用される。
【００８２】
以上説明したように、本実施の形態では、融点が２６０℃以上の鉛フリーの半田皮膜が形成された金属片７１を、内部接続部材７０として使用し、当該半田皮膜を加熱溶融することにより、内部接続部材７０を半導体チップ１０およびリードフレーム５０に容易に半田接続することができる。
【００８３】
すなわち、融点が２６０℃以上の鉛フリー半田による容易な半田接続を実現することができる。その結果、高い接続品質、信頼性を有する半田接続を実現することができる。
【００８４】
また、鉛フリーの半田皮膜が形成された金属片７１を、内部接続部材７０として使用することにより、糸半田や半田箔などの形態での供給が困難であった融点が２６０℃以上の鉛フリー半田の供給を容易に実現できる。
【００８５】
また、金属片７１の表面にめっきや蒸着・スパッタなどの手法で半田皮膜を形成する工程の直前に、ウェットエッチングやプラズマ洗浄などの手法で金属片７１の表面の酸化膜を除去してから半田皮膜の形成が可能である。
【００８６】
そのため、金属片７１と半田皮膜（７２ａ，７２ｂ）との界面においては酸化皮膜なく形成でき、従来のように半田接続の際に被半田接続面の酸化膜除去や半田材料の酸化膜除去を強固に行わなくても容易に半田接続ができる。
【００８７】
特に、従来の粒状半田や半田ペーストにおいては、比表面積が大きいために半田の酸化皮膜除去が大きな課題であったが、本発明の半田皮膜が外気に触れる面積は半田皮膜の片面だけである。
【００８８】
そのため、糸半田、半田箔、粒状半田、半田ペーストなどの従来の形態に比べて、最も比表面積が小さく、酸化膜の残留が少なく良好な半田接続を実現できる。また、容易に加熱還元ガス中で還元し表面酸化膜を除去できることから、半田ペーストの様なフラックスが不要で、接合界面のボイドも低減でき腐食性残渣の残留もなく、高い信頼性の半田接続を実現できる。すなわち、酸化皮膜や残渣によるボイドや腐食などによる劣化を抑えた半田接続を実現できる。
【００８９】
また、本実施の形態によれば、より大電流を流せる半導体装置を実現でき、特にパワー半導体に好適である。
【００９０】
半導体パッケージの封止樹脂との密着性を向上させるため、リードフレーム等の部材の表面粗さを大きくする手法がある。一方で部材の表面粗さを増すと部材の表面積が増加するために表面酸化されやすくなる。その結果、酸化膜が半田接合やワイヤーボンディングなどを阻害するというトレードオフがある。
【００９１】
本実施の形態では、金属片の表面に、予め半田皮膜を形成しておく。そのため、半田接合時の酸化皮膜除去を気にする必要がない。また、さらに、金属片の表面を粗くすることにより、半田皮膜との接触面積やアンカー効果が増し、より良好な金属片と半田皮膜との接合をより良好に行うことができる。したがって、封止樹脂との密着向上と良好な半田接合を両立でき、高い信頼性を得ることができる。
【００９２】
なお、本実施の形態では、半田皮膜の表面にＡｇめっきを施しているが、半田接合の際に十分な還元雰囲気を準備できる場合は、Ａｇめっきが無くても同様に本発明の効果が得られる。
【００９３】
＜第２の実施の形態＞
以下、第２の実施の形態における半導体装置の製造方法を、図を参照しながら説明する。本実施の形態で製造する半導体装置は、図１の半導体装置１００である。
【００９４】
図６は、第２の実施の形態で使用される、半導体チップ１０を示す図である。
半導体チップ１０の一方の面には、スパッタ法により、Ｔｉ−Ｃｕ−Ａｇ薄膜を成膜することにより電極２０ａが形成される。すなわち、電極２０ａは、一例として、Ｔｉ−Ｃｕ−Ａｇ薄膜により構成される。電極２０ａは、半導体チップ１０に対する裏面電極として機能する。
【００９５】
また、半導体チップ１０の他方の面には、電極パッド２１ａが形成される。電極パッド２１ａの主な材料は、Ａｌ（アルミニウム）である。
【００９６】
図７は、第２の実施の形態における一例としてのリードフレーム５０ａを示す図である。
【００９７】
本実施の形態では、リードフレーム５０ａの少なくとも一部または全体が、内部接続部材として使用される。すなわち、リードフレーム５０ａの少なくとも一部または全体が、内部接続部材の機能を兼ねる。
【００９８】
リードフレーム５０ａを構成する主な材料は、Ｃｕである。なお、リードフレーム５０ａを構成する主な材料は、Ｃｕ以外の材料であってもよい。
【００９９】
図７に示されるように、リードフレーム５０ａには、ダイパッド５１ａおよびインナーリード部５２ａが形成される。ダイパッド５１ａおよびインナーリード部５２ａは、リードフレーム５０ａの一部である。リードフレーム５０ａは、金属片である。すなわち、ダイパッド５１ａは、金属片である。
【０１００】
リードフレーム５０ａの一部としてのダイパッド５１ａの表面には、半田皮膜７２ｃが形成される。すなわち、リードフレーム５０ａの少なくとも一部には、半田皮膜７２ｃが形成される。
【０１０１】
半田皮膜７２ｃの融点は、２６０℃以上である。半田皮膜７２ｃは、鉛が含有されていない鉛フリーの半田皮膜である。半田皮膜７２ｃは、Ｂｉめっきを主組成とする。Ｂｉめっきの表面には、Ａｇめっきが形成される。すなわち、金属片としてのダイパッド５１ａに形成される半田皮膜７２ｃは、Ｂｉを主組成とする。当該Ｂｉめっきの厚みは、一例として、２０μｍである。また、当該Ａｇめっきの厚みは、一例として、０．５μｍである。
【０１０２】
半田皮膜７２ｃの形成方法について説明する。まず、ダイパッド５１ａの表面にＢｉめっきが成膜される。すなわち、金属片としてのダイパッド５１ａの表面には、Ｂｉを主組成とする半田皮膜７２ｃが直接形成される。そして、Ｂｉめっきの表面にＡｇめっきが成膜される。これにより、ダイパッド５１ａの表面に半田皮膜７２ｃが形成される。
【０１０３】
インナーリード部５２ａには、Ｎｉめっきが形成される。
内部接続部材７０ａは、金属片してのダイパッド５１ａと、半田皮膜７２ｃとを含む。ダイパッド５１ａの表面の少なくとも一部には、半田皮膜７２ｃが形成される。すなわち、半田皮膜７２ｃが形成された、リードフレーム５０ａの少なくとも一部（ダイパッド５１ａ）は、内部接続部材７０ａである。
【０１０４】
（半導体装置の製造方法）
次に、半導体装置１００の製造方法について説明する。
【０１０５】
図８は、第２の実施の形態における、半導体装置１００の製造方法を説明するための図である。
【０１０６】
図９は、第２の実施の形態における、半導体装置１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。図９において、図５のステップ番号と同じステップ番号の処理は、第１の実施の形態で説明した処理と同様な処理が行われるので詳細な説明は繰り返さない。
【０１０７】
まず、第１の実施の形態と同様に、加熱工程が行われる（Ｓ１１０）。加熱工程では、図８（ａ）に示されるリードフレーム５０ａが、還元雰囲気内で加熱される。
【０１０８】
次に、半導体チップ配置工程Ａが行われる（Ｓ１２０Ａ）。半導体チップ配置工程Ａでは、図８（ａ），図８（ｂ）に示されるように、金属片してのダイパッド５１ａに形成される半田皮膜７２ｃと、半導体チップ１０に形成される電極２０ａとが接するように、半導体チップ１０が配置される。すなわち、半導体チップ１０は、ダイパッド５１ａの上部に配置される。
【０１０９】
次に、溶融工程Ａが行われる（Ｓ１４０Ａ）。溶融工程Ａでは、図８（ｂ）に示されるように、加熱されたリードフレーム５０ａの一部であるダイパッド５１ａから伝わる熱により、半田皮膜７２ｃが溶融する。これにより、ダイパッド５１ａと、半導体チップ１０とが電気的に接続される。すなわち、半田皮膜７２ｃが形成されるダイパッド５１ａと、半導体チップ１０とが半田接続される。これにより、ダイパッド５１ａの上部に半導体チップ１０が固定される。
【０１１０】
すなわち、溶融工程Ａは、内部接続部材７０ａとしてのリードフレーム５０ａの少なくとも一部（ダイパッド５１ａ）と、半導体チップ１０とを半田接続する工程である。つまり、溶融工程Ａは、半田皮膜７２ｃを加熱溶融することにより、内部接続部材７０ａと半導体チップ１０とを半田接続する工程でもある。
【０１１１】
次に、図８（ｂ）のリードフレーム５０ａが冷却された後、図８（ｃ）のように、内部接続工程Ａが行われる（Ｓ１４１Ａ）。内部接続工程Ａでは、半導体チップ１０に形成される電極パッド２１ａと、インナーリード部５２ａとが、アルミワイヤー８０により、ワイヤーボンディングされる。
【０１１２】
そして、第１の実施の形態と同様に、封止工程（Ｓ１５０）、仕上げ工程（Ｓ１６０）が行われる。以上の工程により、図１の半導体装置１００が製造される。
【０１１３】
すなわち、半導体装置１００の製造には、金属片としてのリードフレーム５０ａが使用される。
【０１１４】
以上説明したように、本実施の形態では、リードフレーム５０ａの少なくとも一部または全体が、内部接続部材の機能を兼ねる構成としても、第１の実施の形態と同様な効果が得られる。すなわち、融点が２６０℃以上の鉛フリー半田による容易な半田接続を実現することができる。その結果、高い接続品質、信頼性を有する半田接続を実現することができる。
【０１１５】
すなわち、リードフレーム５０ａの少なくとも一部または全体が内部接続部材の機能を兼ね備えることによって、内部の半田接続点数を減らすことができ、信頼性の高い半導体パッケージを実現することができる。
【０１１６】
＜第３の実施の形態＞
以下、第３の実施の形態における半導体装置の製造方法を、図を参照しながら説明する。本実施の形態で製造する半導体装置は、図１の半導体装置１００である。
【０１１７】
本実施の形態で使用される半導体チップ１０の表面は、Ｓｉ（シリコン）で覆われているとする。
【０１１８】
図１０は、第３の実施の形態で使用される、内部接続部材７０ｂを示す図である。
内部接続部材７０ｂは、金属片７１ｂと、半田皮膜７２ｄ，７２ｅとを含む。半田皮膜７２ｄ，７２ｅの各々の融点は、２６０℃以上である。半田皮膜７２ｄ，７２ｅの各々は、鉛が含有されていない鉛フリーの半田皮膜である。
【０１１９】
金属片７１ｂの形状は、平面形状である。金属片７１ｂの主面には半田皮膜７２ｄが直接形成される。金属片７１ｂの主面の反対側の反対面に半田皮膜７２ｅが直接形成される。すなわち、金属片７１ｂの主面に半田皮膜７２ｄが形成され、かつ、該主面の反対側の反対面に半田皮膜７２ｅが形成された金属片７１ｂは、内部接続部材７０ｂである。つまり、金属片７１ｂの表面（主面および反対面）には、Ｂｉを主組成とする半田皮膜が直接形成される。
【０１２０】
金属片７１ｂを構成する主な材料は、一例として、ＣｕＷ合金である。当該ＣｕＷ合金の熱膨張率は、Ｃｕ（銅）の熱膨張率と、Ｓｉ（シリコン）の熱膨張率との間の値である。すなわち、金属片７１ｂの熱膨張率は、銅の熱膨張率とシリコンの熱膨張率との間の値である。
【０１２１】
当該ＣｕＷ合金の熱膨張率は、一例として、８ｐｐｍ／Ｋである。半田皮膜７２ｄ，７２ｅの各々の材料および厚みは、半田皮膜７２ａと同様であるので詳細な説明は繰り返さない。すなわち、半田皮膜７２ｄ，７２ｅの各々は、Ｂｉめっきを主組成とする。Ｂｉめっきの表面には、Ａｇめっきが形成される。
【０１２２】
なお、本実施の形態で使用される半導体チップは、図６の半導体チップ１０である。
また、本実施の形態で使用されるリードフレームは、図３のリードフレーム５０である。本実施の形態で使用されるリードフレーム５０のダイパッド５１およびインナーリード部５２には、それぞれ、ＡｇめっきおよびＮｉめっきが形成される。
【０１２３】
（半導体装置の製造方法）
次に、半導体装置１００の製造方法について説明する。
【０１２４】
図１１は、第３の実施の形態における、半導体装置１００の製造方法を説明するための図である。
【０１２５】
図１２は、第３の実施の形態における、半導体装置１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。図１２において、図５のステップ番号と同じステップ番号の処理は、第１の実施の形態で説明した処理と同様な処理が行われるので詳細な説明は繰り返さない。
【０１２６】
まず、第１の実施の形態と同様に、加熱工程が行われる（Ｓ１１０）。加熱工程では、図１１（ａ）に示されるリードフレーム５０が、還元雰囲気内で加熱される。
【０１２７】
次に、接続部材配置工程が行われる（Ｓ１２０Ｂ）。接続部材配置工程では、半田皮膜７２ｅとダイパッド５１とが接するように、内部接続部材７０ｂが配置される。すなわち、接続部材配置工程は、金属片７１ｂの反対面に形成された半田皮膜７２ｅとダイパッド５１とが接するように、内部接続部材７０ｂを配置する工程である。
【０１２８】
次に、溶融工程Ｂが行われる（Ｓ１４０Ｂ）。溶融工程Ｂでは、図１１（ａ），図１１（ｂ）に示されるように、加熱されたリードフレーム５０から内部接続部材７０ｂに対し伝わる熱により、半田皮膜７２ｄ，７２ｅが溶融する。
【０１２９】
これにより、ダイパッド５１と、内部接続部材７０ｂとが半田接続される。すなわち、ダイパッド５１と、内部接続部材７０ｂとが電気的に接続される。すなわち、半田皮膜７２ｅが形成される内部接続部材７０ｂと、ダイパッド５１とが半田接続される。これにより、ダイパッド５１の上部に内部接続部材７０ｂが固定される。
【０１３０】
すなわち、溶融工程Ｂは、金属片７１ｂの反対面に形成された半田皮膜７２ｅおよび金属片７１ｂの主面に形成された半田皮膜７２ｅを過熱溶融することにより、内部接続部材７０ｂとダイパッド５１とを半田接続する工程である。
【０１３１】
次に、内部接続工程Ｂが行われる（Ｓ１４１Ｂ）。内部接続工程Ｂでは、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）に示されるように、溶融した半田皮膜７２ｄと、半導体チップ１０の電極２０とが接するように半導体チップ１０が配置される。すなわち、内部接続工程Ｂは、ダイパッド５１に半田接続された内部接続部材７０ｂにおける金属片７１ｂの主面に形成された溶融した半田皮膜７２ｄと、半導体チップ１０の電極２０とが接するように半導体チップ１０を配置する工程である。
【０１３２】
これにより、溶融した半田皮膜７２ｄが形成される内部接続部材７０ｂと、半導体チップ１０とが半田接続される。
【０１３３】
次に、図１１（ｃ）のリードフレーム５０が冷却された後、図１１（ｃ）のように、接続工程Ｂが行われる（Ｓ１４２Ｂ）。内部接続工程Ｂでは、半導体チップ１０に形成される電極パッド２１と、インナーリード部５２とが、アルミワイヤー８０により、ワイヤーボンディングされる。
【０１３４】
そして、第１の実施の形態と同様に、封止工程（Ｓ１５０）、仕上げ工程（Ｓ１６０）が行われる。以上の工程により、図１の半導体装置１００が製造される。
【０１３５】
すなわち、半導体装置１００の製造には、ダイパッド５１が形成されたリードフレーム５０が使用される。
【０１３６】
以上説明したように、本実施の形態では、ダイパッド５１に接続された内部接続部材７０ｂを利用する構成としても、第１の実施の形態と同様な効果が得られる。すなわち、融点が２６０℃以上の鉛フリー半田による容易な半田接続を実現することができる。その結果、高い接続品質、信頼性を有する半田接続を実現することができる。
【０１３７】
また、上記構成によれば、融点２６０℃以上の鉛フリー半田としての半田皮膜７２ｄ，７２ｅを利用した半導体チップ１０の接続（ダイボンド）が行われた半導体装置１００を製造することができる。
【０１３８】
さらに、金属片を半導体チップとダイパッド間のヒートスプレッダとして機能させることも可能で、特に発熱密度の高いパワー半導体チップにおいて半導体パッケージの熱抵抗を下げ、有効に放熱を行うことができる。
【０１３９】
なお、従来では、ＣｕへＳｉチップを直接半田でダイボンドした際には熱膨張率差による熱ストレスに起因する半田クラックやチップクラックが発生するという問題があった。
【０１４０】
しかしながら、本実施の形態では、リードフレーム５０のＣｕと半導体チップ１０の表面のＳｉとの中間の熱膨張率を有するＣｕＷを主な構成材料とする金属片７１ｂを利用した内部接続部材７０ｂを、半田接続に用いる。
【０１４１】
これにより、リードフレーム５０のＣｕの熱膨張率と半導体チップ１０のＳｉの熱膨張率と差（熱膨張率差）による熱ストレス（熱応力）を低減できるとともに、クラック等の不具合を抑制でき、高い信頼性を得ることができる。
【０１４２】
なお、第１〜第３の実施の形態では、リードフレームから伝わる熱により、内部接続部材７０，７０ａ，７０ｂの各々に形成される半田皮膜を溶融していたが、これに限定されない。例えば、ヒートツール等を使用して、内部接続部材の半田皮膜に対し直接、熱を与えることにより、半田皮膜を加熱溶融するようにしてもよい。
【０１４３】
すなわち、図５の溶融工程（Ｓ１４０）、図９の溶融工程Ａ（Ｓ１４０Ａ）、図１２の溶融工程Ｂ（Ｓ１４０Ｂ）の各々では、ヒートツール等を使用して、内部接続部材の半田皮膜に対し直接、熱を与えることにより、半田皮膜を加熱溶融するようにしてもよい。
【０１４４】
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態では、図１の半導体装置１００の製造において用いられる内部接続部材の製造方法について説明する。本実施の形態では、一例として、第１の実施の形態で使用される内部接続部材７０を製造する方法について説明する。
【０１４５】
図１３は、内部接続部材７０の製造方法を説明するための図である。
内部接続部材７０の製造には、図１３（ａ）の金属片７１ｎが使用される。金属片７１ｎは、Ｃｕを主組成とする。金属片７１ｎの形状は、薄板状である。金属片７１ｎは、フープ状の連続したＣｕ材から構成される。
【０１４６】
次に、内部接続部材７０の製造方法について説明する。
まず、金属片７１ｎの表面粗さＲａが、０．３μｍ以上になるように、金属片７１ｎの表面が粗化される。
【０１４７】
次に、図１３（ａ）のように、金属片７１ｎの表面に、半田皮膜７２ａ，７２ｂが形成される。半田皮膜７２ａ，７２ｂの各々は、Ｂｉめっきを主組成とする。
【０１４８】
次に、半田皮膜７２ａ，７２ｂが形成された図１３（ａ）の金属片７１ｎの形状が所定の形状になるように、金属片７１ｎに対し型抜きおよび曲げ加工を行う。
【０１４９】
この際に、金属片７１ｎの一部は長手方向に延在するフレーム部７１ｆとして成型される。また、上記型抜きおよび曲げ加工により、図１３（ｂ）のように、金属片７１の表面の一部に半田皮膜７２ａ，７２ｂが形成された内部接続部材７０が複数生成される。これにより、図１３（ｂ）のように、複数の内部接続部材７０の各々は、支持部７１ｃにより、フレーム部７１ｆと繋がった内部接続部材群７００が生成される。すなわち、フレーム部７１ｆには、複数の内部接続部材７０が連続的に繋がっている。
【０１５０】
すなわち、内部接続部材群７００は、複数の内部接続部材７０と、当該複数の内部接続部材７０に共通して接続されるフレーム部７１ｆとを含む。
【０１５１】
この内部接続部材群７００により、半導体装置の組立て装置に対し、内部接続部材７０を連続的に供給することが可能となる。すなわち、半田接続直前に、複数の内部接続部材７０の各々に接続される支持部７１ｃを切断することにより、複数の内部接続部材７０を、連続的に供給（生成）することが可能となる（図１３（ｃ）参照）。
【０１５２】
すなわち、内部接続部材群７００は、内部接続部材を複数取得可能な半導体内部接続部材群である。
【０１５３】
以上説明した内部接続部材群７００を用いて、複数の内部接続部材を順次切り離すことにより、内部接続を行う半導体装置に対し、内部接続部材を連続的に供給することが可能となり、半導体装置の生産性が向上する。
【０１５４】
（内部接続部材について）
本発明で使用される内部接続部材は、第１〜第４の実施の形態で説明した内部接続部材７０，７０ａ，７０ｂに限定されない。以下に、第１〜第４の実施の形態で使用可能なＺｎ−Ａｌ系内部接続部材および多層半田形成内部接続部材について説明する。
【０１５５】
Ｚｎ−Ａｌ系内部接続部材および多層半田形成内部接続部材の各々の構成は、内部接続部材７０，７０ａ，７０ｂの構成とは異なる。
【０１５６】
本発明では、内部接続部材７０，７０ａ，７０ｂの各々代わりに、Ｚｎ−Ａｌ系内部接続部材および多層半田形成内部接続部材のいずれが使用されてもよい。
【０１５７】
（Ｚｎ−Ａｌ系内部接続部材）
まず、Ｚｎ−Ａｌ系内部接続部材について説明する。Ｚｎ−Ａｌ系内部接続部材は、図１４の内部接続部材１７０であるとする。
【０１５８】
図１４は、一例としての内部接続部材１７０を示す図である。
内部接続部材１７０は、金属片１７１と、半田皮膜１７２とを含む。金属片１７１の表面には、半田皮膜１７２が形成される。
【０１５９】
金属片１７１は、Ｃｕを主組成とする。半田皮膜１７２の融点は、２６０℃以上である。半田皮膜１７２は、鉛が含有されていない鉛フリーの半田皮膜である。半田皮膜１７２は、Ｚｎ−Ａｌ合金を主組成とする。すなわち、半田皮膜１７２は、Ｚｎ、Ａｌを主組成とする。半田皮膜１７２の厚みは、一例として、４０μｍである。
【０１６０】
なお、金属片１７１は、前述した金属片７１，金属片としてのダイパッド５１ａおよび金属片７１ｂのいずれかに相当する。また、半田皮膜１７２は、前述した、半田皮膜７２ａ，７２ｂ、７２ｃ，７２ｄ，７２ｅのいずれかに相当する。
【０１６１】
半田皮膜１７２の表面には、薄膜１７３が形成される。薄膜１７３は、一例として、Ａｕ薄膜である。すなわち、半田皮膜１７２の表面には、Ａｕ薄膜が形成される。薄膜１７３の厚みは、一例として、０．０５μｍである。
【０１６２】
次に、Ｚｎ−Ａｌ系内部接続部材としての内部接続部材１７０の製造方法について説明する。
【０１６３】
まず、スパッタ装置が、金属片１７１の表面の酸化膜を、逆スパッタによって除去する。次に、スパッタ法によって、金属片１７１の表面に半田皮膜１７２が成膜される。ここで、上記スパッタ法は、Ｚｎ、Ａｌなど所望の組成からなる多元ターゲットを用いたスパッタ法である。
【０１６４】
そして、半田皮膜１７２の表面に薄膜１７３が成膜される。
以上により、Ｚｎ−Ａｌ系内部接続部材としての内部接続部材１７０が製造される。
【０１６５】
Ｚｎ−Ａｌ合金の融点は、３００℃以上である。そのため、Ｚｎ−Ａｌ合金は、より高温に耐える半田材料として期待される。ＺｎおよびＡｌは、Ｂｉなどに比べて酸化され易い金属である。そのため、より酸化を抑える必要があり、最表面にＡｕ膜を成膜して半田皮膜の表面酸化を防止している。
【０１６６】
半田皮膜１７２は、Ｚｎ、Ａｌを主組成とすることにより、より融点が高温となり耐熱性の高い半導体装置を実現できる。
【０１６７】
（多層半田形成内部接続部材）
次に、多層半田形成内部接続部材について説明する。多層半田形成内部接続部材は、金属片の表面に多層半田皮膜が形成されたものである。多層半田形成内部接続部材は、図１５の内部接続部材１７０ａであるとする。
【０１６８】
図１５は、一例としての内部接続部材１７０ａを示す図である。
内部接続部材１７０ａは、金属片１７１と、半田皮膜１７２ｎとを含む。金属片１７１の表面には、半田皮膜１７２ｎが形成される。
【０１６９】
金属片１７１は、Ｃｕを主組成とする。半田皮膜１７２ｎの融点は、２６０℃以上である。半田皮膜１７２ｎは、鉛が含有されていない鉛フリーの半田皮膜である。
【０１７０】
半田皮膜１７２ｎは、層１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃから構成される。層１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃのうちの少なくとも２つの層は、異なる材料の層である。半田皮膜１７２ｎは、前述した、半田皮膜７２ａ，７２ｂ、７２ｃ，７２ｄ，７２ｅのいずれかに相当する。
【０１７１】
すなわち、半田皮膜１７２ｎは、２以上の異なる材料の層を少なくとも含む複数の層により構成される。
【０１７２】
層１７２ａは、Ｂｉを主組成とする層（Ｂｉ薄膜）である。層１７２ａの厚みは、一例として、１０μｍである。層１７２ｂは、Ｃｕを主組成とする層（Ｃｕ薄膜）である。層１７２ｂの厚みは、一例として、０．１μｍである。層１７２ｃは、Ｂｉを主組成とする層（Ｂｉ薄膜）である。層１７２ｃの厚みは、一例として、１０μｍである。
【０１７３】
すなわち、半田皮膜１７２ｎを構成する複数の層は、Ｂｉを主組成とする層とＣｕを主組成とする層とを含む。
【０１７４】
また、Ｂｉの融点は２７１．５℃である。すなわち、半田皮膜１７２ｎを構成する複数の層のうちの第１層としての層１７２ａ（層１７２ｃ）は、融点が２６０℃から４００℃の間の材料Ｂｉを主組成とする。
【０１７５】
なお、第１層としての層１７２ａ（層１７２ｃ）に隣接する第２層としての層１７２ｂの材料Ｃｕの融点は、第１層の組成の材料Ｂｉの融点より低い。
【０１７６】
次に、多層半田形成内部接続部材としての内部接続部材１７０ａの製造方法について説明する。
【０１７７】
まず、金属片１７１の表面に層１７２ａが成膜される。次に、層１７２ａの表面に層１７２ｂが成膜される。次に、層１７２ｂの表面に層１７２ｃが成膜される。
【０１７８】
以上により、多層半田形成内部接続部材としての内部接続部材１７０ａが製造される。
この様に、半田皮膜を複数の組成からなる層とすることで、半田接続時の加熱で、まずＢｉが溶融し、溶融したＢｉにＣｕが溶解できる。これにより、Ｃｕ薄膜が溶出しＢｉ−Ｃｕ組成の合成半田が生成される。Ｂｉ−Ｃｕ組成の合成半田の融点は、２６０℃以上である。
【０１７９】
すなわち、加熱により半田皮膜１７２ｎが溶融される場合、つまり、半田溶融時に、第２層としての層１７２ｂは、第１層（層１７２ａまたは層１７２ｃ）の組成を第２層に取り込んで合成半田となり、当該合成半田の融点は、２６０℃以上となる。
【０１８０】
層１７２ａ，１７２ｃの主組成であるＢｉ単体の融点は２７１．５℃であり、限界温度に極めて近い。ここで、限界温度とは、半導体装置を基板に実装する際にリフローなどで再溶融が懸念される温度である。
【０１８１】
しかしながら、半田接続時において、Ｂｉ中のＣｕ組成比が増えることにより、Ｂｉ−Ｃｕ組成の半田の融点が上昇し、より高温に耐える半導体装置を実現できる。すなわち、Ｂｉが溶融した際に、ＢｉにＣｕが取り込まれ、より高温での使用が可能となる。
【０１８２】
なお、層１７２ｂは、Ｃｕの代わりにＡｇを主組成とする層（Ａｇ薄膜）であってもよい。この場合、半田皮膜１７２ｎを構成する複数の層は、Ｂｉを主組成とする層とＡｇを主組成とする層を含む。
【０１８３】
この場合、半田皮膜１７２ｎが溶融される場合、Ｂｉ−Ａｇ合金が生成される。Ａｇの場合、Ｂｉとの共晶点で一旦融点が下がるが、Ａｇ膜の厚さを共晶点よりもＡｇ濃度が濃くなるように選択する。これにより、Ｂｉ−Ａｇ合金の融点を、Ｂｉ単体の融点よりも上昇させることができる。すなわち、Ｂｉが溶融した際に、当該ＢｉにＡｇが取り込まれより高温での使用が可能となる。
【０１８４】
また、層１７２ｂは、Ｃｕの代わりにＮｉ（ニッケル）を主組成とする層（Ｎｉ薄膜）であってもよい。すなわち、半田皮膜１７２ｎを構成する複数の層は、Ｂｉを主組成とする層とＮｉを主組成とする層を含む。
【０１８５】
この場合、高温で半田接合を行うことにより、半田皮膜１７２ｎが溶融される際、融点の高いＢｉ３Ｎｉ合金層が形成されて半田接続が行われる。これにより、半田接続による接合部の耐熱を格段に向上させることができる。
【０１８６】
つまり、Ｂｉが溶融した際にＮｉが取り込まれ、より高温での使用が可能となる。
また、層１７２ａ，１７２ｃは、Ｂｉの代わりにＳｎを主組成とする低融点層（Ｓｎ薄膜）であってもよい。Ｓｎの融点は、２３２℃である。つまり、半田皮膜１７２ｎを構成する複数の層には、低融点層としてＳｎ皮膜と、高融点層としてＣｕ皮膜とが用いられてもよい。すなわち、半田皮膜１７２ｎを構成する複数の層は、Ｓｎを主組成とする層およびＣｕを主組成とする層を含む。
【０１８７】
Ｓｎの融点は２３２℃であり、２６０℃に比べて極めて低い。しかしながら、半田皮膜１７２ｎが溶融される際、Ｓｎが溶融しＣｕ皮膜の組成を取り込むことで、Ｃｕ６Ｓｎ５などの融点の高い金属間化合物層が形成される。これにより、実質的な融点を上昇させることができる。
【０１８８】
つまり、２６０℃以下のＳｎを主組成とした半田を用いながらも、Ｓｎを溶融することにより、Ｃｕ組成を取り込み融点が上昇し、２６０℃以上の高温半田として使用が可能となる。
【０１８９】
なお、複数の組成の多層皮膜で半田皮膜を構成した場合、半田接合の際の温度が高いほど低融点の組成の層が他の高融点の層の組成をより取り込み、融点の上昇が期待できる。しかしながら、半導体製造装置の多くは４００℃以下で正常動作するよう設計されている。そのため、汎用性を考慮すると、多層皮膜の低融点層は４００℃以下で溶融できることが望ましい。
【０１９０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１９１】
本発明は、大電流を扱うパワー半導体における半田接続に有用である。
【符号の説明】
【０１９２】
１０  半導体チップ
２０，２０ａ  電極
２１，２１ａ  電極パッド
３０，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ、７２ｄ，７２ｅ，１７２，１７２ｎ  半田皮膜
５０，５０ａ  リードフレーム
５１，５１ａ  ダイパッド
５２，５２ａ  インナーリード部
７０，７０ａ，７０ｂ，１７０，１７０ａ  内部接続部材
７１，７１ｂ，７１ｎ，１７１  金属片
７１ｃ  支持部
７１ｆ  フレーム部
８０  アルミワイヤー
１００  半導体装置
１１０  封止樹脂
１２０  外部端子
１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃ  層
１７３  薄膜
７００  内部接続部材群
【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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