(57)【要約】【課題】薄厚の半導体素子の搬送時における欠けの発生を抑制した半導体装置を得る。【解決手段】おもて面側に複数に分割された表面電極２を有し、裏面側に裏面電極３を有する薄厚の半導体素子１と、半導体素子１の厚み以上の厚みであり、半導体素子１の厚み以上の厚みであり、裏面電極３の裏面に形成された金属部材４と、複数に分割された表面電極２の側面同士が対向する間の領域の半導体素子１のおもて面と裏面電極３の裏面のよりも内側とを露出し、金属部材４の裏面の外周部および金属部材４と半導体素子１と裏面電極３のそれぞれの側面に直接接して半導体素子１と裏面電極３と金属部材４との周囲を囲み、半導体素子１の側面から半導体素子１よりも外側へ突出する樹脂部材５と、を備えた半導体装置である。【選択図】図１７
2019091915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
おもて面側に複数に分割された表面電極を有し、裏面側に裏面電極を有する薄厚の半導体素子と、
前記半導体素子の厚み以上の厚みであり、前記裏面電極の裏面に形成された金属部材と、
前記複数に分割された前記表面電極の側面同士が対向する間の領域の前記半導体素子の前記おもて面と前記金属部材の裏面の外周部よりも内側とを露出し、前記金属部材の前記裏面の外周部および前記金属部材と前記半導体素子と前記裏面電極のそれぞれの側面に直接接して前記半導体素子と前記裏面電極と前記金属部材との周囲を囲み、前記半導体素子の前記側面から前記半導体素子よりも外側へ突出する樹脂部材と、
を備えた半導体装置。
【請求項２】
前記金属部材は、前記裏面電極よりも小さく、前記裏面電極の前記裏面に前記金属部材のおもて面が接して形成され、
前記樹脂部材は、前記裏面電極の前記裏面と接している請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体素子の厚みは、３０μｍ以上１５０μｍ以下である請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記金属部材の厚みは、前記金属部材の曲げ剛性が、前記金属部材が形成される前記半導体素子の曲げ剛性以上となる厚みである請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
薄厚の半導体ウエハのおもて面に複数に分割された表面電極、裏面に裏面電極を形成する電極形成工程と、
前記裏面電極の裏面に金属部材を形成する金属部材形成工程と、
前記半導体ウエハを半導体素子に個片化する半導体素子個片化工程と、
前記表面電極の前記おもて面を保護シート上に配置する半導体素子配置工程と、
前記複数に分割された前記表面電極の側面同士が対向する間の領域の前記半導体素子の前記おもて面と前記金属部材の裏面の外周部よりも内側とを露出し、前記金属部材の前記裏面の外周部および前記金属部材と前記半導体素子と前記裏面電極のそれぞれの側面に直接接して前記半導体素子と前記裏面電極と前記金属部材との周囲を囲み、前記半導体素子の前記側面から前記半導体素子よりも外側へ突出する樹脂部材を設ける樹脂部材塗布工程と、
金型を用いて前記金型に合わせた形状に前記樹脂部材を成形する樹脂部材成形工程と、
前記保護シートから前記半導体素子を取り外す半導体素子取外し工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置を有し、前記半導体装置が搭載された絶縁基板と、
前記半導体装置と前記絶縁基板とを封止する封止部材と、
前記絶縁基板と接合された冷却器と、
を備えた半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置の構造、その製造方法およびその半導体装置を用いた半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置は、半導体素子の両面に電極が形成され、半導体素子の両面の電極を露出させて半導体素子とこの電極の周囲を樹脂で囲むように封止した半導体素子が開示されている（例えば、特許文献１）。また、この半導体素子の両面に形成された電極面に、加圧状態で直接接触した放熱性及び導電性を有する放熱板を設けることで両面冷却を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５１２６２７８号公報（第３２頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の半導体装置では、薄厚の半導体素子の端部（周辺部）を直接樹脂で支えているため、半導体装置の搬送時、半導体素子に余計な力が働き、半導体素子に欠けが発生するという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、薄厚の半導体素子の搬送時における欠けの発生を抑制した半導体装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る半導体装置は、おもて面側に複数に分割された表面電極を有し、裏面側に裏面電極を有する薄厚の半導体素子と、前記半導体素子の厚み以上の厚みであり、前記裏面電極の裏面に形成された金属部材と、複数に分割された表面電極の側面同士が対向する間の領域の半導体素子のおもて面と金属部材の裏面の外周部よりも内側とを露出し、金属部材の裏面の外周部および金属部材と半導体素子と裏面電極のそれぞれの側面に直接接して半導体素子と裏面電極と金属部材との周囲を囲み、半導体素子の側面から半導体素子よりも外側へ突出する樹脂部材と、を備えた半導体装置である。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、金属部材と樹脂部材とを設けたので、薄厚の半導体素子に直接負荷を掛けずに取り扱うことができ、薄厚の半導体素子の欠けを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１における半導体装置を示す平面構造模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１における他の半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す平面構造模式図である。
【図５】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図６】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す平面構造模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図８】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す平面構造模式図である。
【図９】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図１１】この発明の実施の形態１における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図１２】この発明の実施の形態１における他の半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図１３】この発明の実施の形態１における他の半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図１４】この発明の実施の形態１における他の半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図１５】この発明の実施の形態１における半導体モジュールを示す断面構造模式図である。
【図１６】この発明の実施の形態２における半導体装置を示す平面構造模式図である。
【図１７】この発明の実施の形態２における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図１８】この発明の実施の形態２における他の半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図１９】この発明の実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す平面構造模式図である。
【図２０】この発明の実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図２１】この発明の実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図２２】この発明の実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図２３】この発明の実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図２４】この発明の実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図２５】この発明の実施の形態３における半導体装置を示す平面構造模式図である。
【図２６】この発明の実施の形態３における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図２７】この発明の実施の形態３における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図２８】この発明の実施の形態３における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図２９】この発明の実施の形態３における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図３０】この発明の実施の形態３における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図３１】この発明の実施の形態４における半導体装置を示す平面構造模式図である。
【図３２】この発明の実施の形態４における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図３３】この発明の実施の形態４における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図３４】この発明の実施の形態４における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図３５】この発明の実施の形態４における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【図３６】この発明の実施の形態４における他の半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図３７】この発明の実施の形態４における他の半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図３８】この発明の実施の形態５における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【図３９】この発明の実施の形態６における半導体装置を示す断面構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
はじめに、本発明の半導体装置の全体構成について、図面を参照しながら説明する。なお、図は模式的なものであり、示された構成要素の正確な大きさなどを反映するものではない。また、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。
【００１０】
さらに、特に指定なく銅またはアルミニウム等の材料名を記載した場合は、他の添加物を含んだ銅合金またはアルミニウム合金も含まれることとする。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における半導体装置を示す平面構造模式図である。図２は、この発明の実施の形態１における半導体装置の断面構造模式図である。図３は、この発明の実施の形態１における他の半導体装置の断面構造模式図である。図１中の一点鎖線ＡＡにおける断面構造模式図が図２である。図において、半導体装置１００は、半導体素子１、表面電極２、裏面電極３、金属部材である厚膜電極４、樹脂部材５を備える。また、同様に半導体装置２００は、半導体素子１、表面電極２、裏面電極３、金属部材である厚膜電極４、樹脂部材５を備える。
【００１２】
ここで、半導体装置１００は、厚膜電極４の大きさと裏面電極３の大きさとが同じ場合である。つまり、厚膜電極４の外形は、裏面電極３の外形と同じである。また、半導体装置２００は、半導体装置１００における厚膜電極４の大きさが異なり、厚膜電極４が裏面電極３の大きさよりも小さい場合である。つまり、厚膜電極４の外形は、裏面電極３の外形よりも小さい。
【００１３】
半導体素子１は、おもて面側に表面電極２、おもて面の反対側である裏面側に裏面電極３が形成されている。半導体素子１の裏面と接合された裏面電極３のおもて面の反対側（反対面）である裏面電極３の裏面には、厚膜電極（裏面厚膜電極）４が形成されている。そのため、厚膜電極４のおもて面は裏面電極３の裏面と対向し、接して形成される。半導体素子１は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのパワー半導体素子であり、半導体素子１の両面（おもて面、裏面）に電極（表面電極２、裏面電極３）のある構造である。
【００１４】
表面電極２は、図１においては、４個に分割されているが、４個に限定されるものではなく、２個以上の複数に分割されていてもよい。そして、半導体素子１のおもて面には、表面電極２が形成されておらず、半導体素子１のおもて面の一部を露出した領域が形成されている。また、裏面電極３は、図２、図３においては、１個で構成されているが、１個に限定されるものではなく、２個以上の複数に分割されていてもよい。
【００１５】
表面電極２または裏面電極３の材料としては、アルミニウム、銅等を用いることができる。また、表面電極２、裏面電極３は、通常の半導体素子１を製造する場合に用いられる電極材料、材料構成を用いて作製することができる。
【００１６】
裏面電極３は、使用する接合材に応じて厚膜電極４のおもて面と接合する面（裏面）の材料を適切に選択する必要がある。例えば、接合材として、はんだを用いた接合の場合は、裏面電極３の裏面の接合部の材料としては、銅やニッケルなどがよい。また、接合材として、銀ナノ粒子や銅ナノ粒子を用いた低温焼結材の場合は、裏面電極３の裏面の接合部の材料としては、銀、銅または金などがよい。
【００１７】
裏面電極３の裏面の接合部の材料の製造方法としては、スパッタ法、蒸着法またはめっき法などの手法で成膜することができる。例えば、裏面電極３の材料がアルミニウムで、接合材として、はんだを用いて厚膜電極４のおもて面と接合する場合には、裏面電極３の裏面の接合部に、例えばニッケルをめっきする必要がある。
【００１８】
厚膜電極４は、銅やニッケルなどを材料としてめっき処理を用いて厚膜の電極として形成してもよい。また、厚膜電極４は、銅ナノ粒子や銀ナノ粒子などを用いて焼結により形成してもよい。さらに、厚膜電極４は、箔や薄板を利用して、直接接合やはんだを用いた接合、銅―錫などの液相拡散接合、銀ナノ粒子もしくは銅ナノ粒子を用いた低温焼結材などによる接合を用いて形成してもよい。また、厚膜電極４は、厚膜電極４として適用可能な厚みのある金属板（金属ブロック）を用いてもよい。
【００１９】
厚膜電極４の材料としては、電気の良導体がよく、かつ、パワー半導体素子の発熱を冷却するために、熱伝導率が高い方がよい。例えば、厚膜電極４の材料としては、銅、銀またはアルミニウムなどが適用可能である。厚膜電極４のおもて面の接合部の材料は、裏面電極３の裏面と接合する接合材により、スパッタ法、蒸着法またはめっき法などの手法で成膜している。
【００２０】
図２に示すように、厚膜電極４の厚みは、薄厚の半導体素子１と同程度以上の厚みである。ここで、薄厚の半導体素子１とは、半導体素子１の厚さを薄厚化処理により薄くしたものである。薄厚の半導体素子１の厚みは、電気特性等により適宜選択可能であるが、例えば、２００μｍ程度以下に薄厚化された場合が考えられ、好ましくは３０μｍ以上１５０μｍ以下とすることがよい。裏面電極３の裏面と接合する厚膜電極４の厚みが半導体素子１の厚みより薄い場合は、半導体素子１に対する厚さの補償効果が少ないため、半導体素子１の欠けを防止する効果が小さい。そのため、厚膜電極４の厚さとしては、厚膜電極４を形成する半導体素子１の厚さ以上の厚みが必要となる。例えば、半導体素子１の厚さが上述の範囲であれば、厚膜電極４の厚みは、３０μｍ以上５００μｍ程度あれば良い。また、厚膜電極４の厚さは、半導体素子１の厚みに応じて適宜選択可能である。
【００２１】
図２に示すように、厚膜電極４の大きさ（面積）としては、裏面電極３とほぼ同じである。また、裏面電極３の大きさは半導体素子１よりは小さいが、半導体素子１の裏面のほぼ全面に形成されていてもよい。さらに、厚膜電極４の大きさとしては、図３に示す半導体装置２００のように裏面電極３の裏面をすべて覆っている必要はなく、半導体素子１の発熱部の面積よりも広ければよい。この場合において、厚膜電極４が形成されていない（露出した）裏面電極３の裏面の一部は樹脂部材５で覆われている。ただし、図２の半導体装置１００の方が、図３の半導体装置２００よりも厚膜電極４と裏面電極３との接触（接合）面積が大きい（広い）ので、半導体素子１で発生した熱を厚膜電極４内で十分に拡散させることができ、熱抵抗を下げる効果が大きい。
【００２２】
樹脂部材５は、厚膜電極４の側面と接して、厚膜電極４の周囲を囲んで形成される。そして、図１に示したように、樹脂部材５は、半導体素子１の全周を囲んでいる。また、図２に示したように、樹脂部材５は、裏面電極３の側面と半導体素子１の側面と接して、裏面電極３と半導体素子１の周囲を囲んで形成される。さらに、樹脂部材５は、半導体素子１の裏面の裏面電極３が形成されていない領域（外周部）にも形成される。また、樹脂部材５は、半導体素子１のおもて面と接合された表面電極２の裏面の反対側である表面電極２のおもて面の全面と裏面電極３の裏面と接合された厚膜電極４のおもて面の反対側である厚膜電極４の裏面の全面とを露出して配置される。すなわち、樹脂部材５は、表面電極２と厚膜電極４とが、それぞれ電気的に接続可能とするために、露出領域を有して形成されている。そして、半導体素子１のおもて面には、樹脂部材５に覆われておらず、半導体素子１のおもて面の一部を露出した領域が形成されている。このように半導体素子１のおもて面の一部に露出した領域を形成することで、樹脂部材５による充填領域を制限し、表面電極２のおもて面の電気的接続を確実に確保することができる。
【００２３】
このように構成された半導体装置１００，２００では、裏面電極３の裏面に厚膜電極４を設けたので、薄厚の半導体素子１の膜厚が厚膜電極４によって補償され、半導体素子１への負荷を軽減することができる。また、半導体装置１００，２００は、厚膜電極４と半導体素子１の周囲を樹脂部材５で覆ったので、半導体素子１の外周部が樹脂部材５によって保護され、半導体素子１の搬送（ハンドリング）等による半導体素子１の欠け、割れ等の発生が抑制できる。さらに、半導体装置１００，２００は、従来のように半導体素子１に樹脂部材５のみを設けていないので、半導体素子１へ直接負荷がかかることを防止することができる。そのため、半導体装置１００，２００は、搬送等における半導体素子1への負荷を軽減することが可能となる。
【００２４】
次に、本実施の形態１の半導体装置の製造方法について説明する。
【００２５】
図４から図１１は、この発明の実施の形態１における半導体装置の各製造工程を示す断面構造模式図である。図４は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す平面構造模式図である。図５は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図６は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す平面構造模式図である。図７は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図８は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す平面構造模式図である。図９は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図１０は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図１１は、この発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【００２６】
初めに、図４に示すように、半導体ウエハ１０の所定の領域に、所定の処理を施した半導体素子１となる領域のおもて面に表面電極２、裏面に裏面電極３を形成する（電極形成工程）。表面電極２、裏面電極３を形成する方法としては、従来と同じ製造方法を用いて作製することが可能である。例えば、表面電極２、裏面電極３として選択した金属材料を蒸着法やスパッタ法等を用いて半導体素子１の所定の位置に形成する。図４中の一点鎖線ＢＢにおける断面構造模式図が図５である。半導体ウエハ１０の薄厚化は、表面電極２、裏面電極３の形成前に行ってもよい。また、表面電極２を形成後、裏面電極３の形成前に半導体ウエハ１０の裏面に対して薄厚化処理を行ってもよい。半導体ウエハ１０（半導体素子１）の薄厚化処理は製造工程に合わせて適宜選択可能である。
【００２７】
次に、図６に示すように、裏面電極３の裏面に対して金属部材である厚膜電極４を形成する（金属部材形成工程）。厚膜電極４は、上述のように、所定の厚みを有する金属板（金属ブロック）を接合材を介して接合することや、裏面電極３にスパッタ法、めっき法等により成膜する方法が適用可能である。図６中の一点鎖線ＣＣにおける断面構造模式図が図７である（図７は表裏反転させて図示している）。ここまでの製造工程は、複数の半導体素子１が同時に形成できる半導体ウエハ１０を使用して行われる。なお、本工程においては、裏面電極３の裏面側に厚膜電極４を形成しているが、表面電極２のおもて面側に厚膜電極を形成してもよい。形成方法としては、厚膜電極４と同様の方法を用いることができる。なお、図６は半導体ウエハ１０の裏面側の平面構造模式図である。
【００２８】
次に、図８に示すように、半導体素子１を形成した後、半導体素子１を電流密度等に応じて所定の大きさに個片化する（半導体素子個片化工程）。半導体素子１の個片化は、ダイシング法を用いることによりできる。個片化された半導体素子１の断面形状は、図９に示すような形状となる。図９に示すのは、半導体素子１を個片化前に、裏面電極３の裏面に厚膜電極４を形成した場合である。また、厚膜電極４は、半導体素子１の個片化後に裏面電極３の裏面に形成してもよい。
【００２９】
次に、個片化された半導体素子１への樹脂での被覆を実施する。
【００３０】
図１０に示すように、厚膜電極４の裏面側を下側にして、個片化された半導体素子１をケース１２に配置後、表面電極２を覆わないように、ポッティング法を用いて、ノズル１１からケース１２内へ樹脂部材５を注入し、半導体素子１の周囲を樹脂部材５で覆う（樹脂部材塗布工程）。図１０では、半導体素子１が１個の場合を示したが、半導体素子１が複数個配置可能なケース１２を用いて、同時に複数個処理することもできる。
【００３１】
樹脂部材５で半導体素子１の周囲を覆う方法としては、上述のポッティング法のほかに、成形金型を用いることもできる。この方法は、成形金型内に半導体素子１を配置し、樹脂部材５を加圧注入して行うものである。この成形金型を用いる場合は、樹脂部材５を形成後に樹脂部材５から半導体素子１の露出させたい部分に樹脂部材５が配置されないように、露出予定の部分を成形金型の内部と密着させる方法や、厚膜電極４等の露出予定部分にマスキング等の処理を行うことで形成できる。
【００３２】
ここで、樹脂部材５のポッティング処理時に、半導体素子１は、ポッティング処理用のケース内で処理を行ってもよい。樹脂部材５の成形が行いやすい状態で処理を行えれば、どのようなケース（容器）を用いてもよく、使用する樹脂部材５に応じて適宜選択可能である。
【００３３】
これらの工程を経ることにより、電極が形成された半導体素子１の周囲を樹脂部材５で覆う（囲む）ことで、図１１に示すような半導体装置１００を形成することができる。
【００３４】
また、他の製造方法として、個片化された半導体素子１を表面電極２のおもて面が保護シートと接するように保護シート上に配置する（半導体素子配置工程）方法がある。
【００３５】
図１２は、この発明の実施の形態１における他の半導体装置の断面構造模式図である。図において、半導体装置３００は、半導体素子１、表面電極２、裏面電極３、金属部材である厚膜電極４、樹脂部材５を備える。ここで、半導体装置３００は、半導体装置１００と製造方法が異なるものである。このような半導体装置３００の製造方法としては、樹脂部材５の形成方法が異なる。
【００３６】
図１２に示す半導体装置３００の製造方法としては、半導体素子１を個片化し、保護シートに半導体素子１の表面電極２のおもて面側を配置後、上述のポッティング法等を用いて半導体素子１の周囲を樹脂部材５で覆う（樹脂部材塗布工程）。このような工程を経ることで、図１２に示すような形状の半導体装置３００を形成することができる。なお、保護シートを用いる製造方法の詳細については、後述する。
【００３７】
図１２において、樹脂部材５は、裏面電極４の側面の一部を露出して周囲を覆うように形成している。また、図２と比較して図１２の半導体装置３００は、樹脂部材５の形成方向が異なるため、樹脂部材５の形状が上下逆の形状となっている。これは、樹脂部材５の形成方法の違いによるものである。具体的には、半導体素子１を保護シート上に配置する場合に、表面電極２のおもて面を上にするか下にするかの配置を変えることで形成できる。
【００３８】
例えば、半導体装置３００は、ケース１２に溝等を設け、この溝内に表面電極２を配置し、半導体素子１の周囲を樹脂部材５で覆うことで形成することができる。このとき、ケース１２に形成された溝内にはめ込んだ表面電極２の側面には樹脂部材５が形成されない。また、厚膜電極４の裏面側を上向きとして樹脂部材５を形成するため、樹脂部材５の供給量によっては、厚膜電極４の側面の一部には樹脂部材５が形成されず、厚膜電極４の側面が露出した領域が形成される。さらに、厚膜電極４の側面全面に接して樹脂部材５を形成してもよい。
【００３９】
図１３は、この発明の実施の形態１における他の半導体装置の断面構造模式図である。図において、半導体装置４００は、半導体素子１、表面電極２、裏面電極３、金属部材である厚膜電極８、樹脂部材５を備える。ここで、半導体装置４００は、半導体素子１のおもて面に形成された表面電極２の裏面の反対面である表面電極２のおもて面には、厚膜電極（おもて面厚膜電極）８が形成されている。そして、半導体装置４００は、厚膜電極８の裏面を表面電極２のおもて面上に形成したことが半導体装置１００と異なる。また、樹脂部材５は、厚膜電極８のおもて面を露出し、半導体素子１の外周に面した表面電極２の側面と厚膜電極８の側面と接して形成されている。さらに、樹脂部材５は、裏面電極３の側面から外周部方向へ突出した半導体素子１の外周部を覆っている。また、樹脂部材５の高さは、厚膜電極８のおもて面の高さよりも低く、厚膜電極８の側面の一部が露出して形成されている。このように、厚膜電極８の側面の一部を露出して形成することで、厚膜電極８のおもて面を電極として有効に活用することができる。
【００４０】
例えば、半導体素子１がＩＧＢＴなどの半導体素子１の場合、厚膜電極（おもて面厚膜電極）８は、大きな電流が流れる例えばエミッタ電極側などの面積が広い表面電極２のみに形成してもよいし、大電流の流れないベースなどの表面電極２など両方に形成してもよい。
【００４１】
図１４は、この発明の実施の形態１における半導体装置の断面構造模式図である。図において、半導体装置５００は、半導体素子１、表面電極２、裏面電極３、金属部材である厚膜電極４，８、樹脂部材５を備える。
【００４２】
図１４に示すように、表面電極２のおもて面に厚膜電極８、裏面電極３の裏面に厚膜電極４を形成してもよい。また、表面電極２、裏面電極３がそれぞれ複数個配置された場合には、基本的に表面電極２、裏面電極３には、厚膜電極４，８が形成されるが、厚膜電極４，８を形成しない表面電極２及び裏面電極３があってもよいことは言うまでもない。さらに、樹脂部材５は、表面電極２のおもて面に形成された厚膜電極８のおもて面を露出し、裏面電極３の裏面に形成された厚膜電極４の裏面を露出して形成される。また、樹脂部材５は、半導体素子１の外周に面した表面電極２の側面と裏面電極３の側面と接し、裏面電極３の側面から外周部方向へ突出した半導体素子１の外周部を覆っている。さらに、樹脂部材５の高さは、厚膜電極８のおもて面の高さよりも低く、厚膜電極８の側面の一部が露出して形成されている。
【００４３】
厚膜電極８が形成される表面電極２のおもて面は、上述した厚膜電極４が形成される裏面電極３の裏面と同様に表面電極２と厚膜電極８とを接合するために用いる接合材に対応して同様の構成、製造方法とすることで形成可能であるため、説明は繰り返さない。
【００４４】
厚膜電極８の材料及び厚みとしては、上述した厚膜電極４と同様であるため、説明は繰り返さない。厚膜電極４と厚膜電極８とは、同じ材料、同じ厚みとしてもよいし、異なる材料、異なる厚みとしてもよい。厚膜電極４、厚膜電極８によって半導体素子１の厚みを補償でき、電気的に接続可能であり、放熱性を確保できる材料、構造であればよい。
【００４５】
厚膜電極８の面積としては、表面電極２の大きさと同程度あるいは小さい方が、電極として機能させるためにはよい。そして、表面電極２のおもて面に厚膜電極８を形成した場合であっても、半導体素子１のおもて面には、表面電極２が形成されておらず、半導体素子１のおもて面の一部を樹脂部材５から露出させた領域が形成されている。
【００４６】
厚膜電極８の側面を樹脂部材５で覆う方法としては、裏面電極３の裏面に形成した厚膜電極４の場合と同様であるため、説明は繰り返さない。
【００４７】
このように構成された半導体装置３００は裏面電極３の裏面に厚膜電極４を設け、半導体装置４００は、表面電極２のおもて面に厚膜電極８を設け、半導体装置５００は、裏面電極３の裏面に厚膜電極４、表面電極２のおもて面に厚膜電極８を設けたので、厚膜電極４または厚膜電極８によって薄厚の半導体素子１の膜厚が補償され、半導体素子１への負荷を軽減することができる。また、半導体装置３００，４００，５００は、半導体素子１の周囲を樹脂部材５で覆ったので、半導体素子１の外周部が樹脂部材５によって保護され、半導体素子１のハンドリング等による半導体素子１の欠け、割れ等の発生が抑制できる。さらに、半導体装置３００，４００，５００は、従来のように半導体素子１に樹脂部材５のみを設けていないので、半導体素子１へ直接負荷がかかることを防止することができる。そのため、半導体装置３００，４００，５００は、ハンドリング等における半導体素子１への負荷を軽減することが可能となる。
【００４８】
図１５は、この発明の実施の形態１における半導体モジュールを示す断面構造模式図である。図において、半導体モジュール２０００は、半導体装置１００、絶縁回路基板４０、電極端子６０、封止部材であるモールド樹脂７０、接合材８０、冷却器９０を備える。ここで、半導体モジュールにおける上面、下面は、半導体装置におけるおもて面、裏面と同様の向きを表すものである。
【００４９】
絶縁回路基板４０は、絶縁基板であるセラミック板４１とセラミック板４１の上面および下面に形成された導体層４２，４３を備えている。セラミック板４１としては、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、アルミナ、Ｚｒ含有アルミナを用いることができる。特に、熱伝導性の点からＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４が好ましく、材料強度の点からＳｉ３Ｎ４がより好ましい。
【００５０】
セラミック板４１の両面（上面、下面）に形成されている導体層４２，４３は、寸法（大きさ）、厚みがともに同じである金属を用いている。ただし、導体層４２，４３には、それぞれ電気回路が形成されるため、パターン形状が異なる場合がある。また、導体層４２，４３の大きさは、セラミック板４１よりも小さい。導体層４２，４３の大きさをセラミック板４１よりも小さくすることで、導体層４２，４３間の沿面距離を拡げる（確保）ことができる。さらに、導体層４３の大きさをセラミック板４１よりも小さくすることで、セラミック板４１の下側にモールド樹脂７０を回り込ませることができる。導体層４２，４３としては、電気伝導、熱伝導性に優れた金属、例えば、アルミニウムおよびアルミニウム合金、銅および銅合金を用いることができる。特に、熱伝導、電気伝導の観点から銅を用いるのが好ましい。
【００５１】
セラミック板４１の上面側の導体層４２上には、半導体装置１００が、例えば、接合材８０としてはんだ（図示せず）を介して電気的に接合されている。半導体装置１００を構成する材料としては、例えば、珪素（Ｓｉ）以外に炭化珪素（ＳｉＣ）が適用可能である。これらを基板材料として用いたＳｉ半導体素子またはＳｉＣ半導体素子が適用される。
【００５２】
半導体装置１００と絶縁回路基板４０の上面側の導体層４２との接合は、通常は接合材８０として、はんだが用いられる。また、接合材８０は、はんだ以外に焼結銀や液相拡散材料が適用可能である。焼結銀や液相拡散材料は、はんだ材料と比較して溶融温度が高く、冷却器９０と絶縁回路基板４０の下面側の導体層４３との接合時に再溶融することがなく、半導体装置１００と絶縁回路基板４０の接合信頼性が向上する。
【００５３】
さらに、焼結銀や液相拡散材料は、はんだより溶融温度が高いため、半導体モジュール２０００の動作温度の高温化が可能となる。焼結銀は、熱伝導性がはんだより良好なため、半導体装置１００の放熱性が向上して信頼性が向上する。液相拡散材料は、焼結銀より低荷重で接合できるためプロセス性が良好で、接合荷重による半導体装置１００へのダメージの影響が防止可能となる。
【００５４】
電極端子６０は、半導体装置１００上の所定の電極端子６０接合位置に接合される。また、電極端子６０は、絶縁回路基板４０の上面側の導体層４２上の所定の電極端子６０接合位置にも接合される。電極端子６０は、モールド樹脂７０の側面側から外部へ突出した構造になっている。電極端子６０は、例えば、厚み０.５ｍｍの銅板を、エッチングや金型打ち抜きなどで所定の形状に加工したものが使用可能である。
【００５５】
モールド樹脂７０は、セラミック板４１、導体層４２および上記の導体層４３を封止する。また、モールド樹脂７０は、導体層４２上に配置される半導体装置１００を封止する。このとき、半導体装置１００の半導体素子１のおもて面に露出された領域にもモールド樹脂７０が配置される。さらに、モールド樹脂７０は、電極端子６０の導体層４２または
半導体装置１００との接続部分を含んで封止し、電極端子６０の一端はモールド樹脂７０の外部へ突出させている。モールド樹脂７０は、例えば、シリカ粒子が充填されたエポキシ樹脂／フェノール樹脂硬化剤系のモールド樹脂が使用可能である。
【００５６】
絶縁回路基板４０の下面側の導体層４３と冷却器９０との接合材８０は、例えば、はんだが使用可能である。はんだとしては、Ｓｎ−Ｓｂ組成系のはんだ材が接合信頼性の観点で好ましい。絶縁回路基板４０の下面側の導体層４３と冷却器９０との接合は、半導体装置１００と絶縁回路基板４０との接合の場合と同様に、はんだ以外に焼結銀や液相拡散材料が適用可能である。
【００５７】
液相拡散材料としては、Ｃｕ−Ｓｎ組成系、Ｃｕ−Ａｇ組成系の材料が接合信頼性の観点で好ましい。焼結銀は熱伝導性がはんだより良好なため、半導体モジュール２０００の放熱性が向上して信頼性が向上する。また、液相拡散材料は、焼結銀より低荷重で接合できるためプロセス性が良好で、接合荷重による半導体モジュール２０００へのダメージの影響が防止可能となる。
【００５８】
冷却器９０は、例えば、アルミニウムおよびアルミニウム合金、銅および銅合金、ＡｌＳｉＣなどのアルミニウムとセラミックスからなる複合材料を用いることができる。特に、熱伝導性、加工性、軽量の点からアルミニウムおよびアルミニウム合金が好ましい。冷却器９０の内部には、冷却のための冷媒を流すための流路が形成されている。図１５においては、複数の冷却ピン９１を設けることで、より効率的に冷却することが可能となる。冷却器９０の構造としては、この構造に限定されるものではなく、冷却可能な構造であれば適用可能である。そして、上述の半導体モジュール２０００には、半導体装置１００以外でも半導体装置２００，３００，４００，５００、さらに、以下に示す実施の形態における半導体装置を適宜適用することができる。
【００５９】
以上のように構成された半導体装置においては、半導体素子１の裏面電極３の裏面に厚膜電極４を形成し、厚膜電極４の周囲を樹脂部材５で覆ったので、半導体素子１のハンドリング時において、半導体素子１にかかる負荷を軽減させることができ、薄厚の半導体素子１の搬送などを容易に行うことができる。
【００６０】
また、半導体素子１の表面電極２のおもて面に厚膜電極８を形成し、厚膜電極８の周囲を樹脂部材５で覆ったので、半導体素子１のハンドリング時において、半導体素子１にかかる負荷を軽減させることができ、薄厚の半導体素子１の搬送などを容易に行うことができる。
【００６１】
さらに、半導体素子１の表面電極２、裏面電極３に対して厚膜電極４，８をそれぞれ形成したので、半導体素子１の電極の厚膜化により、半導体素子１からの放熱が促進され、半導体装置の短絡耐量の改善も可能となる。
【００６２】
また、厚膜電極４，８を銅ナノ粒子や銀ナノ粒子の焼結材を用いて構成したので、厚膜電極４，８の膜厚が厚い場合においても、厚膜電極４，８が焼結材特有の多孔質となっているので、線膨張係数の違いから発生する熱応力を緩和でき、半導体素子１への負荷を低減することが可能である。
【００６３】
実施の形態２．
本実施の形態２においては、実施の形態１で用いた樹脂部材５の配置において、樹脂部材５は厚膜電極４の裏面よりも下部へ突出した形状である点が異なる。このように、樹脂部材５が厚膜電極４の裏面よりも下部へ突出させたので、厚膜電極４の裏面と他部材とのはんだ接合時の高さ調整のために、別部材を用いる必要がなく、樹脂部材５の厚膜電極４の裏面からの突出量に応じて、はんだ高さを調整することができる。なお、その他の点については、実施の形態１と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００６４】
このような構造とした場合においても、半導体素子１の裏面電極３の裏面に厚膜電極４を設け、厚膜電極４の周囲を樹脂部材５で覆ったので、半導体素子１のハンドリング時において、半導体素子１にかかる負荷を軽減させることができ、薄厚の半導体素子１の搬送などを容易に行うことができる。
【００６５】
図１６は、この発明の実施の形態２における半導体装置の平面構造模式図である。図１７は、この発明の実施の形態２における半導体装置を示す断面構造模式図である。図１６中の一点鎖線ＤＤにおける断面構造模式図が図１７である。図において、半導体装置６００は、半導体素子１、表面電極２、裏面電極３、金属部材である厚膜電極４、樹脂部材５を備える。図１８は、この発明の実施の形態２における他の半導体装置の断面構造模式図である。図において、半導体装置７００は、半導体素子１、表面電極２、裏面電極３、金属部材である厚膜電極４、樹脂部材５を備える。
【００６６】
図１６において、樹脂部材５は、表面電極２の側面から半導体素子１の外周端部までの半導体素子１のおもて面に配置している。また、半導体素子１のおもて面の表面電極２の側面同士が対向する間の領域には、樹脂部材５は配置されておらず、半導体素子１のおもて面が露出している。
【００６７】
図１７，１８において、半導体装置６００と半導体装置７００との差異は、厚膜電極４の断面方向の大きさ（面積）が異なっている。また、樹脂部材５の半導体素子１の裏面側への回り込み量が異なる。さらに、樹脂部材５は、厚膜電極４の側面よりも内側で厚膜電極４の裏面の外周部にも形成されている。図１７，１８に示すように、半導体装置６００，７００いずれの場合でも、裏面電極３は、半導体素子１よりは小さいが、半導体素子１の裏面のほぼ全面に形成されていてもよい。裏面電極３が半導体素子１のほぼ全面に形成されていることで、半導体素子１の発熱部で発生した熱を厚膜電極４を用いて十分に拡散することができ、熱抵抗を下げる効果が発揮されやすい。
【００６８】
図１７の場合は、厚膜電極４の大きさは、裏面電極３よりも大きく、厚膜電極４の外周部（側面）は裏面電極３の外周部よりも外部へ突出している。また、厚膜電極４の大きさとしては、裏面電極３よりも小さくてもよく、半導体素子１の発熱部からの熱を効率的に拡散できる位置に配置されればよい。従って、図１８に示すように、裏面電極３よりも小さく半導体素子１の発熱部よりも大きな厚膜電極４を形成してもよい。この場合において、厚膜電極４が形成されていない裏面電極３の裏面の一部は樹脂部材５で覆われている。ただし、図１７の半導体装置６００の方が、図１８の半導体装置７００よりも厚膜電極４と裏面電極３との接触（接合）面積が大きい（広い）ので、半導体素子１で発生した熱を厚膜電極４内で十分に拡散させることができ、熱抵抗を下げる効果が大きい。
【００６９】
図１７においては、封止部材５は、半導体素子１のおもて面側から裏面側までの外周部を覆い、表面電極２の側面と裏面電極３の側面と接している。また、樹脂部材５は、裏面電極３の側面から突出した厚膜電極４のおもて面側から裏面側までの外周部を覆い、樹脂部材５のおもて面と表面電極２のおもて面とが同一平面となっている。図１８においては、図１７に示した裏面電極側の形状が異なる。厚膜電極４の外形は、裏面電極３の外形よりも小さく、樹脂部材５は、厚膜電極４が形成されていない裏面電極３の裏面と接している。また、樹脂部材５は、厚膜電極４の裏面の外周部にも形成されている。
【００７０】
実施の形態１の場合と同様に、このように構成された半導体装置６００，７００では、裏面電極３の裏面に厚膜電極４を設けたので、厚膜電極４によって薄厚の半導体素子１の膜厚が補償され、半導体素子１への負荷を軽減することができる。また、半導体装置６００，７００は、厚膜電極４と半導体素子１の周囲を樹脂部材５で覆ったので、半導体素子１の外周部が樹脂部材５によって保護され、半導体素子１の搬送等による半導体素子１の欠け、割れ等の発生が抑制できる。さらに、半導体装置６００，７００は、従来のように半導体素子１に樹脂部材５のみを設けていないので、半導体素子１へ直接負荷がかかることを防止することができる。そのため、半導体装置６００，７００は、搬送等における半導体素子1への負荷を軽減することが可能となる。
【００７１】
次に本実施の形態２の半導体装置の製造方法について説明する。
【００７２】
基本的には、実施の形態１で用いた製造工程を用いることで製造可能であるが、本実施の形態２では、厚膜電極４の周囲への樹脂部材５の形成方法が異なる。図１９は、この発明の実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す平面構造模式図である。図２０は、この発明の実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図２１は、この発明の実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図２２は、この発明の実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図２３は、この発明の実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図２４は、この発明の実施の形態２における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。なお、実施の形態１で示した半導体素子個片化工程までは、同様に適用することが可能である。
【００７３】
厚膜電極４の周囲を樹脂部材５で覆う（囲む）方法としては、保護シート６を用いてポッティング法により樹脂部材５を注入する方法、コンプレッションモールド法により樹脂部材５を加圧して注入する方法等がある。
【００７４】
以下、保護シート６を用いたポッティング法による製造方法について説明する。なお、半導体素子１の製造方法については、実施の形態１と同様の方法を用いて製造することが可能である。
【００７５】
個片化された半導体素子１を形成後、図１９に示すように、保護シート６上に半導体素子１を表面電極２のおもて面が保護シート６のおもて面上に配置されるように、半導体素子１を配置する（半導体素子配置工程）。図１９においては、半導体素子１を３×３個並べた状態を示しているが、特にこの数に限定されるものではなく、半導体素子１が１個であってもよく、さらに３×３個以上配置されていてもよい。図１９中の一点鎖線ＥＥにおける断面構造模式図が図２０である。
【００７６】
次に、図２１に示すように、ポッティング法により樹脂部材５を半導体素子１の厚膜電極４を覆うように配置（塗布）する（樹脂部材塗布工程）。このとき、実施の形態１で用いたようなケース内に半導体素子１を配置した保護シート６を配置して樹脂部材５を形成してもよい。
【００７７】
次に、図２２，２３に示すように、金型を用いて不要な部分の樹脂部材５を除去する。上金型７１と下金型７２とで保護シート６を挟み、圧力を加えることで金型に合わせた形状に樹脂部材５が成形される（樹脂部材成形工程）。ただし、金型のみでは、樹脂部材５が十分に除去できないので、厚膜電極４のおもて面を露出させるためには、厚膜電極４のおもて面に残存する樹脂部材５をレーザー等で除去する方法や厚膜電極４のおもて面が露出するまで、研削や研磨等を用いて樹脂部材５を除去する方法を用いる（金属部材露出工程）。なお、図中の矢印は、上金型７１、下金型７２の移動方向を表している。
【００７８】
次に、樹脂部材５が成形された形状に合わせて切断し（樹脂部材切断工程）、保護シート６から半導体素子１を取り外す（半導体素子取外し工程）。これにより図２４に示すような構造の半導体装置６００が形成される。このように構成することで、ハンドリングの難しい薄厚の半導体素子１であっても、厚膜電極４の周囲に樹脂部材５を配置しているので、半導体素子１に触れることなくハンドリングすることが可能となる。
【００７９】
以上のように構成された半導体装置においては、半導体素子１の裏面電極３に厚膜電極４を形成し、厚膜電極４の周囲を樹脂部材５で覆ったので、半導体素子１のハンドリング時において、半導体素子１にかかる負荷を軽減させることができ、薄厚の半導体素子１の搬送などを容易に行うことができる。
【００８０】
また、半導体素子１のおもて面の表面電極２のおもて面に厚膜電極８を形成し、厚膜電極８の周囲を樹脂部材５で覆ったので、半導体素子１のハンドリング時において、半導体素子１にかかる負荷を軽減させることができ、薄厚の半導体素子１の搬送などを容易に行うことができる。
【００８１】
さらに、半導体素子１の表面電極２、裏面電極３に対して厚膜電極４，８をそれぞれ形成したので、半導体素子１の電極の厚膜化により、半導体素子１からの放熱が促進され、半導体装置の短絡耐量の改善も可能となる。
【００８２】
また、厚膜電極４，８を銅ナノ粒子や銀ナノ粒子の焼結材を用いて構成したので、厚膜電極４，８の膜厚が厚い場合においても、厚膜電極４，８が焼結材特有の多孔質となっているので、線膨張係数の違いから発生する熱応力を緩和でき、半導体素子１への負荷を低減することが可能である。
【００８３】
さらに、半導体装置６００，７００を冷却器に接続し、半導体素子１の発熱を冷却する必要がある場合、樹脂部材５の突出量を調整して、その接合材の高さ調整をすることも可能となる。
【００８４】
実施の形態３．
本実施の形態３においては、実施の形態１で用いた厚膜電極４と樹脂部材５の配置において、厚膜電極４を半導体素子１よりも大きくしたことが異なる。また、樹脂部材５が厚膜電極４だけに接するように配置したことが異なる。なお、その他の点については、実施の形態１と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００８５】
このような構造とした場合においても、裏面電極３の裏面に厚膜電極４を形成し、厚膜電極４の周囲を樹脂部材５で覆ったので、半導体素子１のハンドリング時において、半導体素子１にかかる負荷を軽減させることができ、薄厚の半導体素子１の搬送などを容易に行うことができる
【００８６】
図２５は、この発明の実施の形態３における半導体装置の平面構造模式図である。図２６は、この発明の実施の形態３における半導体装置を示す断面構造模式図である。図２５中の一点鎖線ＦＦにおける断面構造模式図が図２６である。図において、半導体装置８００は、半導体素子１、表面電極２、裏面電極３、金属部材である厚膜電極４、樹脂部材５を備える。
【００８７】
厚膜電極４は、裏面電極３の裏面に形成される。厚膜電極４の外形は、半導体素子１の外形よりも大きく、厚膜電極４の外周部は半導体素子１の外周部よりも外部へ突出した形状をしている。すなわち、厚膜電極４は、半導体素子１よりも大きい。
【００８８】
樹脂部材５は、厚膜電極４の側面と接して、厚膜電極４の周囲を囲んで形成される。また、樹脂部材５は、厚膜電極４の裏面の一部を露出して、厚膜電極４の裏面の外周部に形成されている。樹脂部材５は、表面電極２のおもて面と厚膜電極４の裏面とが、それぞれ電気的に接続可能とするために、露出して形成されている。
【００８９】
次に本実施の形態３の半導体装置の製造方法について説明する。
【００９０】
本実施の形態３においても、実施の形態１で示した半導体素子個片化工程までは、同様に適用することが可能である。
【００９１】
図２７は、この発明の実施の形態３における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図２８は、この発明の実施の形態３における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図２９は、この発明の実施の形態３における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図３０は、この発明の実施の形態３における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【００９２】
以下、保護シート６を用いたポッティング法による製造方法について説明する。なお、半導体素子１の製造方法については、実施の形態１と同様の方法を用いて製造することが可能である。
【００９３】
個片化された半導体素子１を形成後、図２７に示すように、保護シート６上に半導体素子１を表面電極２のおもて面が保護シート６のおもて面上に配置されるように、半導体素子１を配置する（半導体素子配置工程）。図２７においては、断面形状として、半導体素子１を３個並べた状態を示しているが、特にこの数に限定されるものではなく、半導体素子１が１個であってもよく、さらに３×３個以上配置されていてもよい。
【００９４】
半導体素子１の表面電極２のおもて面を保護シート６上に配置後、ポッティング法により樹脂部材５を半導体素子１の厚膜電極４の側面までを覆うように配置（塗布）する（樹脂塗布工程）。このとき、実施の形態１で用いたようなケース内に半導体素子１を配置した保護シート６を配置して樹脂部材５を形成してもよい。ここで、図２７に示したような形状に樹脂部材５を配置するためには、樹脂部材５の粘度やフィラー量、線膨張係数及び厚膜電極４付きの半導体素子１の配置を調整することで、樹脂部材５は半導体素子１の周囲までは入り込まず、厚膜電極４の周囲を覆うことができる。
【００９５】
この後、厚膜電極４が樹脂部材５に覆われている状態から、厚膜電極４の電極面（裏面）を露出するために、厚膜電極４の裏面の樹脂部材５をある程度除去する必要がある。この樹脂部材５を所定の厚さまで除去する方法としては、レーザーなどで除去する方法、厚膜電極４の裏面が露出するまで樹脂部材５を研削や研磨などを行う方法などがある。
【００９６】
例えば、樹脂部材５を研削や研磨で除去した場合の状態を図２８に示す。この状態のままで搬送することも可能である。さらに、ダイシングなどで樹脂部材５を切断し、保護シート６から半導体装置８００を１つずつ取り出すことも可能である。取り出し時も含めて、こわれやすい半導体素子１に触れずに、樹脂部材５の部分でハンドリングすることが可能となる。
【００９７】
次に、図２８に示すように、上金型７３を用いて厚膜電極４の裏面上の不要な部分の樹脂部材５を除去する。上金型７３で保護シート６上に配置した圧力を加えることで上金型７３に合わせて樹脂部材５が成形される（樹脂部材成形工程）。このようにすることで、厚膜電極４の裏面上の樹脂部材５は、ほとんどなくなる。さらに、レーザー等で厚膜電極４の裏面上にわずかに残った樹脂部材５を除去することで、厚膜電極４の電極面を露出することができる。また、最初からコンプレッションモールドなどにより、金型を用いて樹脂部材５を加圧して注入することでも同様の形状を形成することができる。
【００９８】
次に、樹脂部材５を成形された形状に合わせて切断し（樹脂部材切断工程）、保護シート６から半導体素子１を取り外す（半導体素子取外し工程）。これにより図３０に示すような構造の半導体装置８００が形成される。このように構成することで、ハンドリングの難しい薄厚の半導体素子１であっても、半導体素子１の裏面電極３の裏面に厚膜電極４を配置し、厚膜電極４の周囲に樹脂部材５を配置しているので、半導体素子１に触れることなくハンドリングすることが可能となる。
【００９９】
本実施の形態３では、保護シート６上に半導体素子１を並べる手法を例として示したが、ポッティングでは、保護シート６を使わずに、ケース等に半導体素子１を配置しそのまま樹脂部材５を流し込む方法でもよいことはいうまでもない。
【０１００】
以上のように構成された半導体装置においては、半導体素子１の裏面電極３の裏面に厚膜電極４を形成し、厚膜電極４の周囲を樹脂部材５で覆ったので、半導体素子１のハンドリング時において、半導体素子１にかかる負荷を軽減させることができ、薄厚の半導体素子１の搬送などを容易に行うことができる。
【０１０１】
また、厚膜電極４を銅ナノ粒子や銀ナノ粒子の焼結材を用いて構成したので、厚膜電極４の膜厚が厚い場合においても、厚膜電極４が焼結材特有の多孔質となっているので、線膨張係数の違いから発生する熱応力を緩和でき、半導体素子１への負荷を低減することが可能である。
【０１０２】
実施の形態４．
本実施の形態４においては、実施の形態３で用いた樹脂部材５の配置において、樹脂部材５の高さを表面電極２のおもて面と同一平面となる高さとしたことが異なる。なお、その他の点については、効果を含めて実施の形態３と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【０１０３】
このような構造とした場合においても、裏面電極３の裏面に厚膜電極４を形成し、厚膜電極４の周囲を樹脂部材５で覆ったので、半導体素子１のハンドリング時において、半導体素子１にかかる負荷を軽減させることができ、薄厚の半導体素子１の搬送などを容易に行うことができる。また、半導体素子１の側面を囲むように樹脂部材５を配置したことで、半導体素子１への半導体素子１の側面側からの接触を回避することができ、半導体素子１の欠け等を抑制することが可能となる。
【０１０４】
図３１は、この発明の実施の形態４における半導体装置の平面構造模式図である。図３２は、この発明の実施の形態４における半導体装置を示す断面構造模式図である。図３１中の一点鎖線ＧＧにおける断面構造模式図が図３２である。図において、半導体装置９００は、半導体素子１、表面電極２、裏面電極３、金属部材である厚膜電極４、樹脂部材５を備える。
【０１０５】
厚膜電極４の外形は、半導体素子１の外形よりも大きく、厚膜電極４の外周部は半導体素子１の外周部より外部へ突出した形状をしている。
【０１０６】
図３２において、樹脂部材５は、厚膜電極４の側面と接して、厚膜電極４の周囲を囲んで形成される。また、樹脂部材５は、半導体素子１のおもて面側へ突出し、半導体素子１の周囲を囲んでいる。さらに、このときの半導体素子１のおもて面側へ突出した樹脂部材５の高さは、表面電極２のおもて面と同一平面となる高さである。また、樹脂部材５は、厚膜電極４の裏面側にも形成されている。このとき、樹脂部材５は、厚膜電極４の裏面の一部を露出して、厚膜電極４の裏面の外周部に形成されている。樹脂部材５は、表面電極２のおもて面と厚膜電極４の裏面とが、それぞれ電気的に接続可能とするために、露出して形成されている。
【０１０７】
次に本実施の形態４の半導体装置の製造方法について説明する。
【０１０８】
実施の形態１で示した半導体素子個片化工程までは、同様に適用することが可能である。
【０１０９】
図３３は、この発明の実施の形態４における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図３４は、この発明の実施の形態４における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図３５は、この発明の実施の形態４における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。図３６は、この発明の実施の形態４における半導体装置の製造工程を示す断面構造模式図である。
【０１１０】
なお、半導体素子１の製造方法については、実施の形態１と同様の方法を用いて製造することが可能である。
【０１１１】
個片化された半導体素子１を形成後、図３３に示すように、下金型７４内に半導体素子１を表面電極２のおもて面が下金型７４の底面と接して配置する（半導体素子配置工程）。図３３においては、断面形状として、半導体素子１を１個配置した状態を示しているが、特にこの数に限定されるものではなく、半導体素子１が１個であってもよく、さらに３×３個以上配置してもよい。
【０１１２】
次に、図３４に示すように、半導体素子１を下金型７４内に配置後、ポッティング法により樹脂部材５を半導体素子１の厚膜電極４を覆うように配置（塗布）する（樹脂塗布工程）。ここで、下金型７４内に注入する樹脂部材５の粘度やフィラー量、線膨張係数及び厚膜電極４付きの半導体素子１の配置を調整することで、樹脂部材５は半導体素子１の周囲までは入り込まず、厚膜電極４を形成した半導体素子１の周囲を囲むように配置される。
【０１１３】
次に、図３５に示すように、上金型７５を用いて厚膜電極４の裏面上の不要な部分の樹脂部材５を除去する。下金型７４内に配置した半導体素子１に上金型７５を用いて圧力を加えることで下金型７４に合わせて樹脂部材５が成形される（樹脂部材形成工程）。このようにすることで、厚膜電極４の裏面上の樹脂部材５は、ほとんどなくなる。さらに、レーザー等で厚膜電極４の裏面上にわずかに残った樹脂部材５を除去することで、厚膜電極４の裏面を露出することができる。また、上金型７５で厚膜電極４の裏面上の不要な樹脂部材５を除去したあと、下金型７４から半導体素子１を取り出した後、表面電極２に樹脂部材５が付いている場合は、残渣をレーザーなどで除去し、表面電極２のおもて面や厚膜電極４の裏面を露出してもよい。
【０１１４】
これらの工程を経ることで、図３６に示すような構造の半導体装置９００が形成される（半導体素子取出工程）。このように構成することで、ハンドリングの難しい薄厚の半導体素子１であっても、厚膜電極４の周囲に樹脂部材５を配置しているので、半導体素子１に触れることなくハンドリングすることが可能となる。
【０１１５】
図３７は、この発明の実施の形態４における他の半導体装置を示す断面構造模式図である。図において、半導体装置１０００は、半導体素子１、表面電極２、裏面電極３、金属部材である厚膜電極４、樹脂部材５を備える。
【０１１６】
厚膜電極４の外形は、半導体素子１の外形よりも大きく、半導体素子１の外周部より外部へ突出した形状をしている。
【０１１７】
樹脂部材５は、厚膜電極４の側面と接して、厚膜電極４の周囲を囲んで形成される。また、樹脂部材５は、厚膜電極４の裏面全面を露出して半導体素子１のおもて面側へ突出している。さらに、樹脂部材５の高さは、表面電極２のおもて面と同一平面となる高さである。また、樹脂部材５は、厚膜電極４の裏面側には形成されていない。この点が半導体装置９００との差異である。
【０１１８】
以上のように構成された半導体装置においては、半導体素子１の裏面電極３の裏面に厚膜電極４を形成し、半導体素子１と厚膜電極４の周囲を樹脂部材５で覆ったので、半導体素子１のハンドリング時において、半導体素子１にかかる負荷を軽減させることができ、半導体素子１の欠けを抑制でき、薄厚の半導体素子１の搬送などを容易に行うことができる。
【０１１９】
さらに、半導体素子１の裏面電極３に対して厚膜電極４を形成したので、半導体素子１の電極の厚膜化により、半導体素子１からの放熱が促進され、半導体装置の短絡耐量の改善も可能となる。
【０１２０】
また、厚膜電極４を銅ナノ粒子や銀ナノ粒子の焼結材を用いて構成したので、厚膜電極４の膜厚が厚い場合においても、厚膜電極４が焼結材特有の多孔質となっているので、線膨張係数の違いから発生する熱応力を緩和でき、半導体素子１への負荷を低減することが可能である。
【０１２１】
実施の形態５．
本実施の形態５においては、実施の形態１で用いた樹脂部材５の配置において、樹脂部材５の高さを表面電極２のおもて面に形成した厚膜電極８のおもて面と同一平面となる高さとしたことが異なる。また、裏面電極３の裏面に形成した厚膜電極４の大きさが異なる。なお、その他の点については、効果を含めて実施の形態１と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【０１２２】
このような構造とした場合においても、裏面電極３の裏面に厚膜電極４を形成し、厚膜電極４の周囲を樹脂部材５で覆ったので、半導体素子１のハンドリング時において、半導体素子１にかかる負荷を軽減させることができ、薄厚の半導体素子１の搬送などを容易に行うことができる
【０１２３】
図３８は、この発明の実施の形態５における半導体装置の断面構造模式図である。図において、半導体装置１１００は、半導体素子１、表面電極２、裏面電極３、金属部材である厚膜電極４，８、樹脂部材５を備える。
【０１２４】
厚膜電極４は、裏面電極３の裏面に形成され、厚膜電極４の外形は半導体素子１の外形よりも大きく、半導体素子１の外周部（側面）より外部へ突出した形状をしている。
【０１２５】
厚膜電極８は、表面電極２のおもて面に形成される。また、厚膜電極８の大きさは、表面電極２の大きさと同じ大きさである。厚膜電極８の材料としては、銅ナノ粒子や銀ナノ粒子などの焼結材を用いて形成できる。厚膜電極４の材料を厚膜電極８と同じ材料を用いて形成してもよい。
【０１２６】
樹脂部材５は、厚膜電極４、厚膜電極８の側面と接して、厚膜電極４、厚膜電極８の周囲を囲んで形成される。樹脂部材５の高さは、厚膜電極８のおもて面と同一平面となる高さである。また、樹脂部材５は、厚膜電極４の裏面側には形成されていない。さらに、樹脂部材５は、表面電極２のおもて面に形成された厚膜電極８のおもて面を露出し、裏面電極３の裏面に形成された厚膜電極４の裏面を露出している。また、樹脂部材５は、半導体素子１の外周に面した表面電極２の側面と表面電極２のおもて面に形成した厚膜電極８の側面と裏面電極３の側面と接し、裏面電極３の側面から外周部方向へ突出し、裏面電極３の裏面に形成された厚膜電極４のおもて面と半導体素子１の外周部を覆っている。
【０１２７】
この半導体装置１１００は、上述した実施の形態１から実施の形態４までの製造工程を適宜組み合わせることで作製可能である。
【０１２８】
例えば、半導体ウエハ状態で、表面電極２、裏面電極３を形成する。そして、表面電極２のおもて面上に厚膜電極８を接合する。半導体ウエハから半導体素子１を個片化後、裏面電極３の裏面上に厚膜電極４を接合する。次に、表面電極２のおもて面側を保護シート６で保護した後、樹脂部材５をポッティングして金型で成形する、あるいは、コンプレッションモールドなどで樹脂部材５を成形する。次に、厚膜電極８のおもて面上の樹脂部材５を研削や研磨により除去する。次に、半導体装置１１００ごとに分割し、表面電極２のおもて面の保護シートを剥離することで、半導体装置１１００が形成される。
【０１２９】
以上のように構成された半導体装置においては、半導体素子１の表面電極２のおもて面に厚膜電極８を、裏面電極３の裏面に厚膜電極４を形成し、厚膜電極４、厚膜電極８の周囲を樹脂部材５で覆ったので、半導体素子１のハンドリング時において、半導体素子１にかかる負荷を軽減させることができ、薄厚の半導体素子１の搬送などを容易に行うことができる。
【０１３０】
さらに、半導体素子１の表面電極２、裏面電極３に対して厚膜電極４、厚膜電極８をそれぞれ形成したので、半導体素子１の電極の厚膜化により、半導体素子１からの放熱が促進され、半導体装置の短絡耐量の改善も可能となる。
【０１３１】
また、厚膜電極８を銅ナノ粒子や銀ナノ粒子の焼結材を用いて構成したので、厚膜電極８の膜厚が厚い場合においても、厚膜電極４が焼結材特有の多孔質となっているので、線膨張係数の違いから発生する熱応力を緩和でき、半導体素子１への負荷を低減することが可能である。
【０１３２】
実施の形態６．
本実施の形態６においては、実施の形態１で用いた表面電極２のおもて面上にのみ厚膜電極８を形成し、樹脂部材５の配置において、樹脂部材５の高さを厚膜電極８のおもて面の高さよりも高くしたとことが異なる。なお、その他の点については、効果を含めて実施の形態１と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【０１３３】
このような構造とした場合においても、厚膜電極８の周囲を樹脂部材５で覆ったので、半導体素子１のハンドリング時において、半導体素子１にかかる負荷を軽減させることができ、薄厚の半導体素子１の搬送などを容易に行うことができる。
【０１３４】
図３９は、この発明の実施の形態６における半導体装置の断面構造模式図である。図において、半導体装置１２００は、半導体素子１、表面電極２、裏面電極３、金属部材である厚膜電極８、樹脂部材５を備える。
【０１３５】
厚膜電極８は、表面電極２のおもて面に形成される。また、厚膜電極８の大きさは、表面電極２の大きさと同じ大きさである。厚膜電極８の材料としては、銅ナノ粒子や銀ナノ粒子などの焼結材を用いて形成できる。
【０１３６】
樹脂部材５は、厚膜電極８の側面と接して、厚膜電極８の周囲を囲んで形成される。また、樹脂部材５は、厚膜電極８のおもて面を露出し、半導体素子１の外周に面した表面電極２の側面と裏面電極３の側面と接している。さらに、樹脂部材５は、裏面電極３の側面から外周部方向へ突出した半導体素子１の外周部を覆っている。樹脂部材５の高さは、厚膜電極８のおもて面よりも高くなっている。樹脂部材５の高さを厚膜電極８のおもて面よりも高くすることで、半導体素子１の搬送時等における厚膜電極８のおもて面側を傷等から保護することができる。
【０１３７】
この半導体装置１２００は、上述した実施の形態１から実施の形態４までの製造工程を適宜組み合わせることで作製可能である。
【０１３８】
例えば、半導体ウエハ１０状態で、所定の領域に表面電極２、裏面電極３を形成する。次に、半導体ウエハ１０から半導体素子１を個片化する。半導体素子１に個片化後、樹脂部材５をポッティングして金型により表面電極２のおもて面上の樹脂部材５を薄くする。また、コンプレッションモールドなどで半導体素子１を樹脂封止する。その後、レーザーなどで表面電極２のおもて面上の樹脂部材５を除去する。次に、樹脂部材５で周囲を囲まれ、開口している表面電極２のおもて面上に、銅ナノ粒子や銀ナノ粒子をペーストやインク塗布法等で表面電極２のおもて面上に供給し焼結して、厚膜の厚膜電極８を形成する。このような工程を経ることで、半導体装置１２００が形成される。
【０１３９】
以上のように構成された半導体装置においては、半導体素子１の表面電極２のおもて面に厚膜電極８を形成し、厚膜電極８の周囲を樹脂部材５で覆ったので、半導体素子１のハンドリング時において、半導体素子１にかかる負荷を軽減させることができ、薄厚の半導体素子１の搬送などを容易に行うことができる。
【０１４０】
また、厚膜電極８を銅ナノ粒子や銀ナノ粒子の焼結材を用いて構成したので、厚膜電極８の膜厚が厚い場合においても、厚膜電極８が焼結材特有の多孔質となっているので、線膨張係数の違いから発生する熱応力を緩和でき、半導体素子１への負荷を低減することが可能である。
【０１４１】
さらに、半導体素子１の表面電極２に対して厚膜電極８を形成したので、半導体素子１の電極の厚膜化により、半導体素子１からの放熱が促進され、短絡耐量の改善をすることが可能である。
【０１４２】
上述した実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上述した実施形態の範囲ではなく、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を含むものである。
【０１４３】
また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより発明を形成してもよい。
【符号の説明】
【０１４４】
１  半導体素子、２  表面電極、３  裏面電極、４，８  厚膜電極、５  樹脂部材、６  保護シート、１０半導体ウエハ、１１  ノズル、１２  ケース、４０絶縁回路基板、４１  絶縁基板、４２，４３  導体層、６０  電極端子、７０  封止部材、７１，７３，７５  上金型、７２，７４  下金型、８０  接合材、９０  冷却器、９１  冷却ピン、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００，１１００，１２００  半導体装置、２０００  半導体モジュール。
【図１】
2019091915.tif 000003
【図２】
2019091915.tif 000004
【図３】
2019091915.tif 000005
【図４】
2019091915.tif 000006
【図５】
2019091915.tif 000007
【図６】
2019091915.tif 000008
【図７】
2019091915.tif 000009
【図８】
2019091915.tif 000010
【図９】
2019091915.tif 000011
【図１０】
2019091915.tif 000012
【図１１】
2019091915.tif 000013
【図１２】
2019091915.tif 000014
【図１３】
2019091915.tif 000015
【図１４】
2019091915.tif 000016
【図１５】
2019091915.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2019091915.tif 000019
【図１８】
2019091915.tif 000020
【図１９】
2019091915.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2019091915.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2019091915.tif 000030
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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