(57)【要約】【課題】絶縁基板と半導体素子との接続信頼性を向上できる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１０は、絶縁基板２０と、絶縁基板２０の上面２０Ａに形成された配線パターン２１と、配線パターン２１の上面２１Ａに形成された接合部３０と、接合部３０の上面３０Ａに接合された電極パッド４１を有する半導体素子４０とを有する。接合部３０は、その接合部３０内において点在して設けられた焼結層３１と、焼結層３１と密度が異なり、焼結層３１を取り囲むように形成された焼結層３２とを有する。【選択図】図１
2019212759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板の上面に形成された配線パターンと、
前記配線パターンの上面に形成された接合部と、
前記接合部の上面に接合された電極パッドを有する半導体素子と、を有し、
前記接合部は、該接合部内において点在して設けられた第１焼結層と、前記第１焼結層と密度が異なり、前記第１焼結層を取り囲むように形成された第２焼結層とを有する半導体装置。
【請求項２】
前記第１焼結層は、前記配線パターン上に形成されており、
前記第２焼結層は、前記配線パターン上に、前記第１焼結層の上面及び側面を被覆するように形成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記接合部は、前記第２焼結層が海部分を構成し、前記第１焼結層が島部分を構成する海島構造を有している請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１焼結層と前記第２焼結層は同一の材料からなり、
前記第１焼結層は前記第２焼結層よりも密度が高い請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１焼結層と前記第２焼結層とは異なる材料からなる請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１焼結層は、ニッケル粒子を含む銀シンタリング材料からなり、
前記第２焼結層は、ニッケル粒子を含まない銀シンタリング材料からなる請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１焼結層は、銅シンタリング材料からなり、
前記第２焼結層は、銀シンタリング材料からなる請求項５に記載の半導体装置。
【請求項８】
上面に配線パターンを有する絶縁基板を準備する工程と、
前記配線パターンの上面に接合部を形成する工程と、
を有し、
前記接合部を形成する工程は、
前記配線パターンの上面に点在するように第１焼結材を形成する工程と、
前記第１焼結材を焼結して第１焼結層を形成する工程と、
前記配線パターンの上面に前記第１焼結層を取り囲むように第２焼結材を形成する工程と、
前記第２焼結材の上面に半導体素子を載置する工程と、
前記第２焼結材を焼結して第２焼結層を形成するとともに、前記第１焼結層と前記第２焼結層とを含み、前記半導体素子と前記絶縁基板とを接合する前記接合部を形成する工程と、を有する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、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置として、電力の制御や電力の供給を行うパワー系の半導体装置（パワーモジュール）が知られている。この種の半導体装置としては、絶縁基板の上面に形成された配線パターンと、半導体素子の下面に形成された電極パッドとを、銀（Ａｇ）を主成分とする焼結材料からなる接合部で接合した構造を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−４９９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、焼結材料からなる接合部では、金属粒子の焼結が進行するに連れて接合部内部の外周近傍領域に多数の空隙が集まってしまうため、その外周近傍領域において半導体素子と絶縁基板との接続信頼性が低下するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一観点によれば、絶縁基板と、前記絶縁基板の上面に形成された配線パターンと、前記配線パターンの上面に形成された接合部と、前記接合部の上面に接合された電極パッドを有する半導体素子と、を有し、前記接合部は、該接合部内において点在して設けられた第１焼結層と、前記第１焼結層と密度が異なり、前記第１焼結層を取り囲むように形成された第２焼結層とを有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一観点によれば、半導体素子と絶縁基板との接続信頼性を向上できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）は、一実施形態の半導体装置を示す概略断面図、（ｂ）は、一実施形態の半導体装置の一部を示す概略平面図。
【図２】（ａ），（ｃ）は、一実施形態の半導体装置の製造方法を示す概略断面図、（ｂ）は、一実施形態の半導体装置の製造方法を示す概略平面図。
【図３】（ａ）は、一実施形態の半導体装置の製造方法を示す概略断面図、（ｂ）は、一実施形態の半導体装置の製造方法を示す概略平面図。
【図４】（ａ），（ｂ）は、一実施形態の半導体装置の製造方法を示す概略断面図。
【図５】（ａ），（ｂ）は、一実施形態の半導体装置の製造方法を示す概略断面図。
【図６】変更例の半導体装置を示す概略断面図。
【図７】（ａ），（ｂ）は、従来の半導体装置の製造方法を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、一実施形態について添付図面を参照して説明する。
なお、添付図面は、便宜上、特徴を分かりやすくするために特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、一部の部材のハッチングを梨地模様に代えて示し、一部の部材のハッチングを省略している。
【０００９】
まず、図１（ａ）に従って、半導体装置１０の構造について説明する。
半導体装置１０は、例えば、電力の制御や電力の供給を行うパワー系の半導体装置（パワーモジュール）である。半導体装置１０は、絶縁基板２０と、絶縁基板２０の上面２０Ａに形成された配線パターン２１と、配線パターン２１の上面２１Ａに形成された接合部３０と、その接合部３０の上面３０Ａに接合された電極パッド４１を有する半導体素子４０とを有している。
【００１０】
絶縁基板２０は、例えば、アルミナ等のセラミックからなるセラミック基板である。絶縁基板２０の上面２０Ａには、配線パターン２１と複数（ここでは、２つ）の配線パターン２２とを有している。配線パターン２１の平面形状は、例えば、配線パターン２２の平面形状よりも大きく形成されている。配線パターン２１，２２の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）や銅合金を用いることができる。ここで、本明細書において、「平面視」とは、対象物を絶縁基板２０の上面２０Ａの法線方向から視ることを言い、「平面形状」とは、対象物を絶縁基板２０の上面２０Ａの法線方向から視た形状のことを言う。
【００１１】
なお、必要に応じて、配線パターン２１，２２の表面（上面及び側面、又は上面のみ）に表面処理層を形成するようにしてもよい。表面処理層の例としては、金（Ａｕ）層、ニッケル（Ｎｉ）層／Ａｕ層（Ｎｉ層とＡｕ層をこの順番で積層した金属層）、Ｎｉ層／パラジウム（Ｐｄ）層／Ａｕ層（Ｎｉ層とＰｄ層とＡｕ層をこの順番で積層した金属層）などを挙げることができる。これらＡｕ層、Ｎｉ層、Ｐｄ層としては、例えば、無電解めっき法により形成された金属層（無電解めっき金属層）を用いることができる。また、Ａｕ層はＡｕ又はＡｕ合金からなる金属層、Ｎｉ層はＮｉ又はＮｉ合金からなる金属層、Ｐｄ層はＰｄ又はＰｄ合金からなる金属層である。
【００１２】
配線パターン２１の上面２１Ａには、配線パターン２１と半導体素子４０の電極パッド４１とを電気的に接続する接合部３０が形成されている。接合部３０は、配線パターン２１に接合されるとともに、電極パッド４１に接合されている。接合部３０の厚さは、例えば、２０〜８０μｍ程度とすることができる。
【００１３】
半導体素子４０は、例えば、シリコン（Ｓｉ）やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から形成されている。半導体素子４０としては、例えば、パワー系の半導体素子である。例えば、半導体素子４０としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やダイオード等を用いることができる。半導体素子４０の平面形状は、例えば、矩形状に形成されている。半導体素子４０の大きさは、例えば、平面視で１０ｍｍ×１０ｍｍ程度とすることができる。半導体素子４０の厚さは、例えば、５０〜２００μｍ程度とすることができる。
【００１４】
半導体素子４０の下面には、例えば、１つの電極パッド４１が形成されている。電極パッド４１の下面は、接合部３０の上面３０Ａに接合されている。電極パッド４１は、接合部３０を介して絶縁基板２０の配線パターン２１と電気的に接続されている。電極パッド４１の材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅などの金属、又はこれら金属から選択される少なくとも一種の金属を含む合金を用いることができる。
【００１５】
なお、必要に応じて、電極パッド４１の表面（下面及び側面、又は下面のみ）に表面処理層を形成するようにしてもよい。表面処理層の例としては、Ａｕ層、Ｎｉ層／Ａｕ層、Ｎｉ層／Ｐｄ層／Ａｕ層などを挙げることができる。
【００１６】
半導体素子４０の上面には、例えば、複数（ここでは、２つ）の電極パッド４２が形成されている。各電極パッド４２は、導電性のワイヤ５０を介して、絶縁基板２０の配線パターン２２と電気的に接続されている。電極パッド４２の材料としては、例えば、アルミニウムや銅などの金属、又はこれら金属から選択される少なくとも一種の金属を含む合金を用いることができる。ワイヤ５０としては、金、銅やアルミニウムなどの細線を用いることができる。
【００１７】
半導体装置１０は、半導体素子４０及びワイヤ５０を封止するように絶縁基板２０の上面２０Ａに形成された封止樹脂６０を有している。封止樹脂６０は、例えば、半導体素子４０とワイヤ５０と接合部３０と配線パターン２１，２２とを全体的に被覆するように形成されている。
【００１８】
封止樹脂６０の材料としては、例えば、熱硬化性樹脂を主成分とする非感光性の絶縁性樹脂を用いることができる。封止樹脂６０の材料としては、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの絶縁性樹脂、又はこれら樹脂にシリカやアルミナ等のフィラーを混入した樹脂材を用いることができる。封止樹脂６０としては、例えば、モールド樹脂を用いることができる。
【００１９】
次に、接合部３０の構造について詳述する。
接合部３０は、接合部３０内において点在して設けられた焼結層３１と、焼結層３１と密度（例えば、焼結体の密度）が異なり、焼結層３１を取り囲むように形成された焼結層３２とを有している。これら焼結層３１，３２は、金属の焼結材料からなる。焼結層３１，３２の材料としては、例えば、銀（Ａｇ）粒子を主成分とする焼結材料（銀シンタリング材料）や銅粒子を主成分とする焼結材料（銅シンタリング材料）を用いることができる。焼結層３１，３２は、主成分となる金属粒子とは異なる金属粒子（例えば、ニッケル粒子）を含んでいてもよい。本例では、焼結層３１，３２が共に銀シンタリング材料からなる。すなわち、本例の焼結層３１，３２は同一の焼結材料からなる。但し、焼結層３１と焼結層３２とは密度（焼結密度）が異なるため、焼結層３１と焼結層３２との間にはそれらの密度差による境界面が形成されている。本例では、焼結層３１が焼結層３２よりも密度が高く形成されている。換言すると、焼結層３１は焼結層３２よりも緻密に形成されている。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、焼結層３１は、例えば、接合部３０の平面方向（接合部３０の厚さ方向と直交する方向）に点在して設けられている。例えば、焼結層３１は、接合部３０の平面形状における角部周辺の領域に設けられている。例えば、焼結層３１は、接合部３０の平面形状における外周近傍領域において点在して設けられるとともに、接合部３０平面形状における中央領域において点在して設けられている。各焼結層３１の平面形状は、任意の形状及び任意の大きさとすることができる。例えば、各焼結層３１の平面形状は、直径が５０〜１００μｍ程度の円形状とすることができる。なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した接合部３０及び絶縁基板２０の一部を上方から視た平面図であり、焼結層３１の上面に形成された焼結層３２が透視的に描かれている。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、各焼結層３１は、例えば、配線パターン２１の上面２１Ａに接するように配線パターン２１の上面２１Ａに形成されている。すなわち、各焼結層３１は、配線パターン２１の上面２１Ａに接合されている。各焼結層３１は、例えば、配線パターン２１の上面２１Ａから上方に伸びるように柱状に形成されている。各焼結層３１の厚さは、例えば、１０〜６０μｍ程度とすることができる。
【００２２】
焼結層３２は、例えば、配線パターン２１の上面２１Ａに接するように配線パターン２１の上面２１Ａに形成されている。すなわち、焼結層３２は、配線パターン２１の上面２１Ａに接合されている。本例の焼結層３２は、焼結層３１の側面全面及び上面全面を被覆するように形成されている。このため、本例の接合部３０の上面３０Ａ及び側面は、焼結層３２のみによって構成されている。換言すると、本例では、焼結層３１の上面及び側面が外部に露出していない。なお、焼結層３２の厚さは、例えば、２０〜８０μｍ程度とすることができる。また、焼結層３１の上面から焼結層３２の上面までの厚さは、例えば、１０〜２５μｍ程度とすることができる。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、焼結層３２は、隣接する焼結層３１の間の空間を充填するように形成されている。焼結層３２の平面形状は、任意の形状及び任意の大きさとすることができる。例えば、焼結層３２の平面形状は、配線パターン２１及び半導体素子４０の電極パッド４１（図１（ａ）参照）の平面形状と同様の形状（ここでは、矩形状）とすることができる。焼結層３２の平面形状の大きさ（外形寸法）は、例えば、配線パターン２１の外形寸法よりも一回り小さく形成されている。
【００２４】
以上説明した接合部３０は、焼結層３２が海部分を構成し、焼結層３１が島部分を構成する海島構造を有している。
次に、本実施形態の半導体装置１０の製造方法を説明するのに先立ち、従来の半導体装置の製造方法について説明する。
【００２５】
図７（ａ）に示すように、配線パターン２１の上面２１Ａに焼結材７０Ａを形成する。焼結材７０Ａは、配線パターン２１の上面２１Ａ上にべた状に形成される。焼結材７０Ａの厚さは、例えば、３０〜４０μｍ程度とすることができる。このとき、焼結材７０Ａの内部には、多数の空隙７０Ｘが形成されている。焼結材７０Ａは、例えば、銀粒子を有機溶媒に分散させた銀シンタリングペーストを配線パターン２１の上面２１Ａに印刷法により塗布して形成することができる。
【００２６】
次に、焼結材７０Ａの上面に半導体素子４０を載置する。このとき、半導体素子４０の下面に形成された電極パッド４１を焼結材７０Ａの上面に接触させる。
続いて、図７（ｂ）に示す工程では、半導体素子４０を配線パターン２１側に向かって加圧した状態で加熱し、焼結材７０Ａを焼結させて配線パターン２１と電極パッド４１とを接合する接合部７０を形成する。この焼結工程では、加圧・加熱処理により焼結材７０Ａに含まれる金属粒子（ここでは、銀粒子）の焼結が進行すると、その金属粒子同士が結合し、金属粒子間の空隙７０Ｘが小さくなったり、空隙７０Ｘの一部が外部に排出されたりする。このような空隙７０Ｘの収縮・消滅によって、接合部７０内の空隙７０Ｘの量が減少し、接合部７０（焼結体）が緻密化される。しかし、従来の接合部７０では、金属粒子の焼結が進むにつれて、空隙７０Ｘが接合部７０内部の外周近傍領域に集まり、それら空隙７０Ｘが外部に排出されずに接合部７０内部に残ってしまう。このため、接合部７０内部の外周近傍領域に、多数の空隙７０Ｘからなる大きな空隙（つまり、金属粒子の密度が低い疎の部分）が形成されてしまう。このような大きな空隙が接合部７０に形成されると、配線パターン２１と電極パッド４１との接続信頼性が低下するという問題がある。
【００２７】
また、接合部７０では、緻密化するのと同時に全体が収縮する。この接合部７０の収縮により、例えば接合部７０と電極パッド４１との界面にストレスがかかり、その界面部分の接合部７０にクラックが発生するという問題もある。
【００２８】
次に、本実施形態の半導体装置１０の製造方法について説明する。なお、説明の便宜上、最終的に半導体装置１０の各構成要素となる部分には、最終的な構成要素の符号を付して説明する。
【００２９】
まず、図２（ａ）に示すように、配線パターン２１，２２が上面２０Ａに形成された絶縁基板２０を準備する。
続いて、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、焼結層３１（図１参照）の前駆体である焼結材３１Ａを配線パターン２１の上面２１Ａに点在するように形成する。図２（ａ）に示すように、各焼結材３１Ａは、配線パターン２１の上面２１Ａから上方に伸びるように柱状に形成される。このとき、各焼結材３１Ａの内部には、多数の空隙３１Ｘが形成されている。各焼結材３１Ａは、例えば、配線パターン２１の上面２１Ａにペースト状の焼結材料（シンタリングペースト）を印刷法やディスペンサ法により塗布して形成することができる。シンタリングペーストとしては、例えば、銀粒子を有機溶媒に分散させた銀シンタリングペーストを用いることができる。印刷法としては、例えば、スクリーン印刷法やステンシル印刷法を好適に用いることができる。
【００３０】
次いで、図２（ｃ）に示す工程では、図２（ａ）及び（ｂ）に示した焼結材３１Ａを加熱することで、焼結材３１Ａを焼結させて焼結層３１を形成する。例えば、焼結材３１Ａとして銀シンタリングペーストを用いる場合には、加熱温度を１８０℃〜３００℃程度とすることができる。この１回目の焼結工程では、加熱処理により焼結材３１Ａに含まれる金属粒子（ここでは、銀粒子）の焼結が進行すると、その金属粒子同士が結合し、金属粒子間の空隙３１Ｘが小さくなったり、空隙３１Ｘの一部が外部に排出されたりする。このような空隙３１Ｘの収縮・消滅によって、焼結層３１内の空隙３１Ｘの量が減少し、焼結層３１の密度が焼結前の焼結材３１Ａの密度よりも高くなる（つまり、焼結層３１が緻密化される）。ここで、各焼結層３１では、金属粒子の焼結が進むにつれて、空隙３１Ｘが各焼結層３１内部において外周領域に向かって移動する。このとき、各焼結層３１は、配線パターン２１の上面２１Ａ上に点在するように形成され、従来の接合部７０（図７（ｂ）参照）全体の体積に比べて体積が大幅に小さくなるように形成されている。このため、焼結前の焼結材３１Ａ内部の中央部分に空隙３１Ｘが存在する場合であっても、その空隙３１Ｘを焼結層３１の外部に好適に排出することができる。これにより、焼結層３１内部に残る空隙３１Ｘの量を好適に減らすことができる。なお、各焼結層３１では、緻密化されるのと同時に全体が収縮する。
【００３１】
次に、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す工程では、配線パターン２１の上面２１Ａに、焼結層３１を被覆するように、焼結層３２（図１参照）の前駆体である焼結材３２Ａを形成する。図３（ａ）に示すように、焼結材３２Ａは、焼結層３１の上面全面及び側面全面を被覆し、隣り合う焼結層３１の間の空間を充填するように形成される。このとき、焼結材３２Ａの内部には、多数の空隙３２Ｘが形成されている。焼結材３２Ａは、例えば、配線パターン２１の上面２１Ａにシンタリングペースト（例えば、銀シンタリングペースト）を印刷法やディスペンサ法により塗布して形成することができる。印刷法としては、例えば、スクリーン印刷やステンシル印刷を好適に用いることができる。本工程では、焼結層３１の表面に露出された空隙３１Ｘ内にシンタリングペーストが塗布されることにより、空隙３１Ｘが充填されることもある。これにより、焼結層３１の表面に露出されていた空隙３１Ｘが小さくなったり、消滅したりする。
【００３２】
続いて、図４（ａ）に示す工程では、焼結材３２Ａの上面に半導体素子４０を載置する。このとき、半導体素子４０の下面に形成された電極パッド４１（電極パッド４１の表面に表面処理層が形成されている場合には、その表面処理層）が焼結材３２Ａの上面に接触するように、半導体素子４０を焼結材３２Ａの上面に載置する。
【００３３】
次いで、図４（ｂ）に示す工程では、図４（ａ）に示した焼結材３２Ａを加熱することで、焼結材３２Ａを焼結させて焼結層３２を形成する。これにより、焼結層３１と焼結層３２とからなり、電極パッド４１と配線パターン２１とを接合する接合部３０が形成される。
【００３４】
例えば、半導体素子４０を配線パターン２１側に向かって加圧した状態で加熱し、焼結材３２Ａを焼結させて焼結層３２及び接合部３０を形成する。焼結材３２Ａとして銀シンタリングペーストを用いる場合には、例えば、加熱温度を１８０℃〜３００℃程度とすることができる。この２回目の焼結工程では、加圧・加熱処理により焼結材３２Ａに含まれる金属粒子（ここでは、銀粒子）の焼結が進行すると、その金属粒子同士が結合し、金属粒子間の空隙３２Ｘが小さくなったり、空隙３２Ｘの一部が外部に排出されたりする。このような空隙３２Ｘの収縮・消滅によって、焼結層３２内の空隙３２Ｘの量が減少し、焼結層３２の密度が焼結前の焼結材３２Ａの密度よりも高くなる（つまり、焼結層３２が緻密化される）。この２回目の焼結工程では、図４（ａ）に示した焼結材３２Ａが加熱されるのと同時に、焼結層３１も加熱されるため、焼結層３１でも金属粒子の焼結が進行する。これにより、焼結層３１の空隙３１Ｘがさらに収縮・消滅し、焼結層３１がさらに緻密化される。このため、２回の加熱処理（焼結工程）が施された焼結層３１は、１回の加熱処理（焼結工程）が施された焼結層３２よりも緻密になり、焼結層３２よりも密度が高くなる。
【００３５】
本工程において、焼結層３２では、金属粒子の焼結が進むにつれて、空隙３２Ｘが焼結層３２内部において外周領域に向かって移動する。図４（ｂ）に示すように、焼結層３２内部の外周近傍領域に移動した空隙３２Ｘの一部は、焼結層３２の外側に排出されずに、焼結層３２の内部に残る。但し、本実施形態では、１回目の焼結工程において空隙３１Ｘの一部（例えば、接合部３０内部の中央部分に位置する空隙３１Ｘの一部）が焼結層３１の外部に排出されて消滅されている。このため、図４（ａ）に示すように、焼結材３２Ａが形成された際に焼結層３１内及び焼結材３２Ａ内に存在する空隙３１Ｘ，３２Ｘの量が、従来の焼結材７０Ａ（図７（ａ）参照）内に存在する空隙７０Ｘの量よりも少なくなる。したがって、図４（ｂ）に示すように、２回目の焼結工程後において、接合部３０内部の外周近傍領域において多数の空隙３２Ｘが集まって大きな空隙（つまり、金属粒子の密度が低い疎の部分）が形成されることを好適に抑制することができる。
【００３６】
また、接合部３０では、焼結層３１，３２が緻密化されるのと同時に全体が収縮する。このとき、焼結層３１は、１回目の焼結工程により緻密化が進んでいるため、２回目の焼結工程ではほとんど収縮しない。すなわち、２回目の焼結工程では、接合部３０のうち焼結層３２が主に収縮する。このため、２回目の焼結工程では、従来のように１回の焼結工程で接合部７０全体を焼結させる場合と比べて、収縮する領域（体積）が小さくなる。したがって、焼結工程において接合部３０と半導体素子４０の電極パッド４１との界面にかかるストレスを軽減することができるため、その界面部分の接合部３０にクラックが発生することを好適に抑制できる。
【００３７】
以上説明した製造工程により、絶縁基板２０の配線パターン２１上に接合部３０を介して半導体素子４０を接合することができる。
次に、図５（ａ）に示す工程では、半導体素子４０の上面に形成された電極パッド４２と絶縁基板２０の配線パターン２２とをワイヤ５０により電気的に接続する。
【００３８】
続いて、図５（ｂ）に示す工程では、絶縁基板２０の上面２０Ａに、半導体素子４０を封止する封止樹脂６０を形成する。封止樹脂６０は、例えば、半導体素子４０、接合部３０、配線パターン２１，２２及びワイヤ５０を全体的に被覆するように形成される。
【００３９】
例えば、封止樹脂６０の材料として熱硬化性を有したモールド樹脂を用いる場合には、図５（ａ）に示した構造体を金型内に収容し、その金型内に圧力（例えば、５〜１０ＭＰａ）を印加し、流動化したモールド樹脂を導入する。その後、モールド樹脂を１８０℃程度の温度で加熱して硬化させることで、封止樹脂６０を形成する。なお、モールド樹脂を充填する方法としては、例えば、トランスファーモールド法、コンプレッションモールド法やインジェクションモールド法などの方法を用いることができる。
【００４０】
以上の製造工程により、本実施形態の半導体装置１０を製造することができる。
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）配線パターン２１の上面２１Ａに点在させるように形成した焼結材３１Ａを焼結させて焼結層３１を形成した後に、その焼結層３１を覆うように焼結材３２Ａを形成し、その焼結材３２Ａを焼結させて焼結層３２を形成した。すなわち、焼結材３１Ａ，３２Ａの供給と、それら焼結材３１Ａ，３２Ａの焼結とを２段階以上に分けて実施した。これにより、接合部３０内部の外周近傍領域において多数の空隙３２Ｘが集まって大きな空隙が形成されることを好適に抑制することができる。この結果、半導体素子４０の電極パッド４１と絶縁基板２０の配線パターン２１との接続信頼性を向上させることができる。
【００４１】
（２）また、焼結材３２Ａを焼結させる際に、接合部３０（焼結層３２）と半導体素子４０の電極パッド４１との界面にかかるストレスを軽減することができ、その界面部分の接合部３０にクラックが発生することを好適に抑制できる。この結果、半導体素子４０の電極パッド４１と絶縁基板２０の配線パターン２１との接続信頼性を向上させることができる。
【００４２】
（３）さらに、焼結層３１の数と各焼結層３１の体積を調整することにより、接合部３０内に残る空隙３１Ｘ，３２Ｘの量を調整することができる。
（４）焼結層３１の上面全面を被覆するように焼結層３２を形成するようにした。これにより、焼結層３２の上面を露出させる場合（例えば、焼結層３１の上面と焼結層３２の上面とを面一に形成する場合）に比べて、焼結層３２を形成する際の膜厚の調整が容易となるため、焼結層３２を所望の膜厚に安定して形成することができる。
【００４３】
（他の実施形態）
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【００４４】
・上記実施形態では、焼結層３１と焼結層３２とを同じ焼結材料で構成するようにしたが、これに限らず、焼結層３１と焼結層３２とを異なる焼結材料で構成するようにしてもよい。焼結層３１と焼結層３２とを異なる焼結材料で構成することにより、焼結層３１及び焼結層３２における熱膨張係数やヤング率などの物性を調整することができる。
【００４５】
・例えば、焼結層３１の材料としてニッケル粒子を含む銀シンタリング材料を用い、焼結層３２の材料としてニッケル粒子を含まない銀シンタリング材料を用いるようにしてもよい。このような構成を採用することにより、焼結層３１と焼結層３２との熱膨張係数を異なる値に設定することができる。この場合には、例えば、銀シンタリング材料を焼結させる際にニッケル粒子が粒成長しにくいため、ニッケル粒子が半導体素子４０の電極パッド４１との接合面に存在しないことが好ましい。すなわち、本例では、ニッケル粒子を含む焼結層３１の上面全面が焼結層３２によって被覆されていることが好ましい。
【００４６】
・また、焼結層３１の材料として銅粒子を主成分とする焼結材料（銅シンタリング材料）を用い、焼結層３２の材料として銀シンタリング材料を用いるようにしてもよい。このように主成分とする金属粒子を異なるものとすることにより、焼結層３１と焼結層３２との熱膨張係数及びヤング率を異なる値に設定することができる。例えば、焼結層３１の材料として銅シンタリング材料を用いることにより、焼結層３１の熱膨張係数を絶縁基板２０や配線パターン２１の熱膨張係数に近づけることができる。なお、この場合には、銅シンタリング材料を焼結させる１回目の焼結工程における加熱温度を２５０℃〜３００℃程度に設定することができ、銀シンタリング材料を焼結させる２回目の焼結工程における加熱温度を１８０℃〜３００℃程度に設定することができる。
【００４７】
・上記実施形態では、焼結層３１の上面全面を被覆するように焼結層３２を形成するようにした。これに限らず、例えば、焼結層３１の上面全面を露出するように焼結層３２を形成するようにしてもよい。例えば、焼結層３１の上面と焼結層３２の上面とが面一になるように焼結層３１，３２を形成してもよい。
【００４８】
・上記実施形態では、接合部３０を２種類の焼結層３１，３２によって構成するようにした。これに限らず、接合部３０を、３種類以上の焼結層によって構成するようにしてもよい。
【００４９】
・上記実施形態の２回目の焼結工程では、半導体素子４０を配線パターン２１側に向かって加圧した状態で焼結材３２Ａを加熱するようにした。これに限らず、半導体素子４０を配線パターン２１側に向かって加圧することなく、加熱のみによって焼結材３２Ａを焼結させるようにしてもよい。
【００５０】
・上記実施形態では、絶縁基板２０の上面２０Ａに、１つの半導体素子４０を実装するようにしたが、これに限定されない。
例えば図６に示すように、絶縁基板２０の上面２０Ａに、複数（ここでは、３つ）の半導体素子４０を実装するようにしてもよい。各半導体素子４０は、配線パターン２１に接合部３０を介して接合されている。この場合に、例えば、複数の半導体素子４０及び複数の接合部３０を一括して封止するように封止樹脂６０を形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０  半導体装置
２０  絶縁基板
２１  配線パターン
３０  接合部
３１  焼結層（第１焼結層）
３１Ａ  焼結材（第１焼結材）
３２  焼結層（第２焼結層）
３２Ａ  焼結材（第２焼結材）
４０  半導体素子
４１  電極パッド
【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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