(57)【要約】【課題】製造効率を高めるとともに、前記半導体素子と前記導通支持部材とをより確実に接合することが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】機能回路が形成された機能面３１０および機能面３１０とは反対側を向く裏面３２０を有する半導体素子３００と、半導体素子３００を支持し、且つ半導体素子３００に導通するリード１０１と、半導体素子３００とリード１０１の少なくとも一部とを覆う樹脂パッケージ４００と、を備える半導体装置Ａ１であって、半導体素子３００は、機能面３１０に形成され、機能面３１０が向く方向に突出する機能面側凸部３３４を具備する機能面側電極３３０を有しており、機能面側電極３３０の機能面側凸部３３４とリード１０１とは一体となっており、機能面側凸部３３４とリード１０１との境界には機能面３１０が向く方向と交差する方向に盛り上がった隆起部３３４ｂが形成されている、ことを特徴とする半導体装置。【選択図】図６
2019021827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能回路が形成された機能面および該機能面とは反対側を向く裏面を有する半導体素子と、
前記半導体素子を支持し、且つ前記半導体素子に導通する導通支持部材と、
前記半導体素子と前記導通支持部材の少なくとも一部とを覆う樹脂パッケージと、
を備える半導体装置であって、
前記半導体素子は、前記機能面に形成され、前記機能面が向く方向に突出する機能面側凸部を具備する機能面側電極を有しており、
前記機能面側電極の前記機能面側凸部と前記導通支持部材とは一体となっており、前記機能面側凸部と前記導通支持部材との境界には前記機能面が向く方向と交差する方向に盛り上がった隆起部が形成されている、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記機能面側凸部および前記導通支持部材はＣｕからなる、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記機能面側電極は、前記機能面に接する基材層を有しており、
前記機能面側凸部と前記基材層とは、平面視において互いに重ならない、
請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記機能面側電極は、
前記基材層上に積層された下地層と、
前記下地層上に積層された再配線層と、
を有し、
前記機能面側凸部は、前記再配線層上に形成されている、
請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記機能面を覆い、且つ前記機能面側電極を前記機能面に到達させる貫通孔が形成されたパッシベーション膜を備え、
前記再配線層は、平面視において前記パッシベーション膜と重なり、
前記機能面側凸部は、平面視において前記パッシベーション膜と重なる、
請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
機能回路が形成された機能面および該機能面とは反対側を向く裏面を有する半導体素子と、
前記半導体素子を支持し、且つ前記半導体素子に導通する導通支持部材と、
前記半導体素子と前記導通支持部材の少なくとも一部とを覆う樹脂パッケージと、
を備える半導体装置であって、
前記半導体素子は、前記機能面に形成され、最も前記導通支持部材側に配置される再配線層を具備するた機能面側電極を有しており、
前記導通支持部材は、前記機能面側電極に向かって突出する導通支持部材側凸部を有しており、
前記導通支持部材の前記導通支持部材側凸部と前記機能面側電極の前記再配線層とは一体となっており、前記導通支持部材側凸部と前記再配線層との境界には前記機能面が向く方向と交差する方向に盛り上がった隆起部が形成されている、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
前記導通支持部材側凸部および前記再配線層はＣｕからなる、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記機能面側電極は、前記機能面に接する基材層を有しており、
前記導通支持部材側凸部と前記基材層とは、平面視において互いに重ならない、
請求項６または７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記機能面を覆い、且つ前記機能面側電極を前記機能面に到達させる貫通孔が形成されたパッシベーション膜を備え、
前記再配線層は、平面視において前記パッシベーション膜と重なり、
前記導通支持部材側凸部は、平面視において前記パッシベーション膜と重なる、
請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記導通支持部材側凸部は、周囲部分よりも厚さが厚い部分によって構成されている、請求項６ないし９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記導通支持部材側凸部は、前記導通支持部材側凸部が突出する方向に貫通する貫通孔を有する、請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記導通支持部材側凸部は、前記導通支持部材の一部が折り曲げられて形成されている、請求項６ないし９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記導通支持部材は、リードであり、
前記リードのうち前記半導体素子を支持する側の面とは反対側の面には、凹凸状の部分が形成されている、
請求項１ないし１２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記半導体素子は、複数の前記機能面側電極を有する、請求項１ないし１３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記半導体素子の裏面に固定された放熱部材をさらに備えており、
前記放熱部材のうち前記半導体素子に固定された面とは反対側の面は、前記樹脂パッケージから露出している、請求項１ないし１４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記半導体素子は、前記裏面に形成された金属層を有しており、
前記半導体素子の前記金属層と前記放熱部材とは接合されて一体となっている、
請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記金属層および前記放熱部材はＣｕからなる、請求項１６に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子が内蔵された半導体装置においては、前記半導体素子への導通経路を構成し、且つ前記半導体素子を支持する導通支持部材が用いられる。特許文献１には、従来の半導体装置の一例が開示されている。この半導体装置においては、前記導通支持部材として金属からなるリードが用いられている。前記半導体素子と前記リードとを導通させる手段としては、Ａｕなどからなる複数のワイヤが用いられている。
【０００３】
前記半導体装置の製造工程においては、前記複数のワイヤをボンディングする工程を実行する。このボンディング工程は、前記複数のワイヤについて順次行われ、前記複数のワイヤに対して一括して実行できない。このため、前記半導体装置の製造効率向上が阻害される。また、前記ワイヤは、比較的細いため、前記半導体装置の製造工程や前記半導体装置の使用時において、意図せず切断したり剥離したりするおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−７３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、製造効率を高めるとともに、前記半導体素子と前記導通支持部材とをより確実に接合することが可能な半導体装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の側面によって提供される半導体装置は、機能回路が形成された機能面および該機能面とは反対側を向く裏面を有する半導体素子と、前記半導体素子を支持し、且つ前記半導体素子に導通する導通支持部材と、前記半導体素子と前記導通支持部材の少なくとも一部とを覆う樹脂パッケージと、を備える半導体装置であって、前記半導体素子は、前記機能面に形成され、前記機能面が向く方向に突出する機能面側凸部を具備する機能面側電極を有しており、前記機能面側電極の前記機能面側凸部と前記導通支持部材とは一体となっており、前記機能面側凸部と前記導通支持部材との境界には前記機能面が向く方向と交差する方向に盛り上がった隆起部が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面側凸部および前記導通支持部材はＣｕからなる。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面側電極は、前記機能面に接する基材層を有しており、前記機能面側凸部と前記基材層とは、平面視において互いに重ならない。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面側電極は、前記基材層上に積層された下地層と、前記下地層上に積層された再配線層と、を有し、前記機能面側凸部は、前記再配線層上に形成されている。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面を覆い、且つ前記機能面側電極を前記機能面に到達させる貫通孔が形成されたパッシベーション膜を備え、前記再配線層は、平面視において前記パッシベーション膜と重なり、前記機能面側凸部は、平面視において前記パッシベーション膜と重なる。
【００１１】
本発明の第２の側面によって提供される半導体装置は、機能回路が形成された機能面および該機能面とは反対側を向く裏面を有する半導体素子と、前記半導体素子を支持し、且つ前記半導体素子に導通する導通支持部材と、前記半導体素子と前記導通支持部材の少なくとも一部とを覆う樹脂パッケージと、を備える半導体装置であって、前記半導体素子は、前記機能面に形成され、最も前記導通支持部材側に配置される再配線層を具備するた機能面側電極を有しており、前記導通支持部材は、前記機能面側電極に向かって突出する導通支持部材側凸部を有しており、前記導通支持部材の前記導通支持部材側凸部と前記機能面側電極の前記再配線層とは一体となっており、前記導通支持部材側凸部と前記再配線層との境界には前記機能面が向く方向と交差する方向に盛り上がった隆起部が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材側凸部および前記再配線層はＣｕからなる。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面側電極は、前記機能面に接する基材層を有しており、前記導通支持部材側凸部と前記基材層とは、平面視において互いに重ならない。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面を覆い、且つ前記機能面側電極を前記機能面に到達させる貫通孔が形成されたパッシベーション膜を備え、前記再配線層は、平面視において前記パッシベーション膜と重なり、前記導通支持部材側凸部は、平面視において前記パッシベーション膜と重なる。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材側凸部は、周囲部分よりも厚さが厚い部分によって構成されている。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材側凸部は、前記導通支持部材側凸部が突出する方向に貫通する貫通孔を有する。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材側凸部は、前記導通支持部材の一部が折り曲げられて形成されている。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材は、リードであり、前記リードのうち前記半導体素子を支持する側の面とは反対側の面には、凹凸状の部分が形成されている。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体素子は、複数の前記機能面側電極を有する。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体装置は、前記半導体素子の裏面に固定された放熱部材をさらに備えており、前記放熱部材のうち前記半導体素子に固定された面とは反対側の面は、前記樹脂パッケージから露出している。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体素子は、前記裏面に形成された金属層を有しており、前記半導体素子の前記金属層と前記放熱部材とは接合されて一体となっている。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記金属層および前記放熱部材はＣｕからなる。
【００２３】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一実施形態に基づく半導体装置を示す平面図である。
【図２】図１の半導体装置を示す底面図である。
【図３】図１の半導体装置を示す正面図である。
【図４】図１の半導体装置を示す側面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図１の半導体装置を示す要部拡大断面図である。
【図７】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図８】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図９】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図１０】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図１１】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図１２】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図１３】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図１４】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図１５】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図１６】本発明の第二実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。
【図１７】図１６の半導体装置を示す要部拡大断面図である。
【図１８】図１６の半導体装置の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図１９】図１６の半導体装置の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図２０】図１６の半導体装置の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図２１】本発明の第三実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。
【図２２】図２１の半導体装置を示す要部拡大断面図である。
【図２３】図２１の半導体装置の変形例を示す要部拡大断面図である。
【図２４】図２１の半導体装置の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２６】
図１〜図６は、本発明の第一実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ１は、リード１０１〜１０７、半導体素子３００および封止樹脂４００を備えている。
【００２７】
図１は、半導体装置Ａ１を示す平面図である。図２は、半導体装置Ａ１を示す底面図である。図３は、半導体装置Ａ１を示す正面図である。図４は、半導体装置Ａ１を示す側面図である。図５は、図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図６は、半導体装置Ａ１を示す要部拡大断面図である。
【００２８】
リード１０１〜１０７は、本発明で言う導通支持部材の一例である。リード１０１〜１０７は、半導体素子３００と半導体装置Ａ１外との導通経路を構成するとともに、半導体素子３００を支持している。リード１０１〜１０７は、金属からなり、Ｃｕ、Ｎｉのいずれか、またはこれらの合金や４２アロイなどからなる。また、リード１０１〜１０７の表面に、Ｔｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕなどのめっき層を設けてもよいが、後述する対向部１１０の接合面１１３のうち半導体素子３００の機能面側電極３３０に接合される領域には、めっき層を設けない。本実施形態においては、リード１０１〜１０７が、Ｃｕからなる場合を例に説明する。リード１０１〜１０７の厚さは特に限定されないが、たとえば５０μｍ〜５００μｍ、好ましくは１００μｍ〜１５０μｍである。
【００２９】
リード１０１〜１０７は、それぞれが、対向部１１０および端子部１２０を有している。対向部１１０は、平面視において半導体素子３００と重なっており、後述する半導体素子３００の機能面側電極３３０と対向する部分である。端子部１２０は、封止樹脂４００から露出しており、半導体装置Ａ１を回路基板などに実装するために用いられる。図３および図５に示すように、リード１０１〜１０７は、対向部１１０と端子部１２０との間に屈曲部を有している。また、リード１０１は、２つの端子部１２０を有している。
【００３０】
図５に示すように、対向部１１０は、接合面１１３および裏面１１４を有している。接合面１１３は、半導体素子３００の機能面側電極３３０に対面する面であり、機能面側電極３３０に接合されている。裏面１１４は、接合面１１３とは反対側を向く面である。図２および図６に示すように、対向部１１０の裏面１１４は、凹凸状とされている。この凹凸状部分の深さは、たとえば２０μｍ程度である。
【００３１】
本実施形態においては、図１に示すように、リード１０１、リード１０４およびリード１０６の端子部１２０が、図中左方に突出している。また、リード１０２、リード１０３、リード１０５およびリード１０７の端子部１２０が、図中右方に突出している。リード１０１の対向部１１０は、比較的大型である。リード１０２およびリード１０３の対向部１１０は、リード１０１の対向部１１０よりも小型であり、ｙ方向に並んでいる。リード１０１の対向部１１０とリード１０２およびリード１０３の対向部１１０とは、ｘ方向に並んでいる。リード１０４、リード１０５、リード１０６およびリード１０７の対向部１１０は、比較的小型である。リード１０６およびリード１０７の対向部１１０がｘ方向中央寄りにおいてｘ方向に並んで配置されている。リード１０４およびリード１０５の対向部１１０は、リード１０６およびリード１０７の対向部１１０を挟んでｘ方向両側に配置されている。
【００３２】
半導体素子３００は、半導体装置Ａ１の機能を発揮する素子であり、その種類は特に限定されないが、トランジスタ、ダイオード、ＬＳＩなど種々の素子を選択できる。図５に示すように、半導体素子３００は、機能面３１０および裏面３２０を有している。機能面３１０は、半導体素子３００の機能を実現する機能回路（図示略）が形成された面である。裏面３２０は、機能面３１０とは反対側を向く面である。半導体素子３００は、たとえばＳｉなどからなるウエハから製造される。
【００３３】
半導体素子３００は、複数の機能面側電極３３０、パッシベーション膜３４０および保護膜３５０を有している。
【００３４】
複数の機能面側電極３３０は、機能面３１０に形成されており、リード１０１〜１０７に各別に導通している。本実施形態においては、リード１０１〜リード１０７に対応して７つの機能面側電極３３０が形成されている。これらの機能面側電極３３０は、大きさや配置が異なるものの、基本的な構成は共通している。
【００３５】
本実施形態においては、図１に示すように、リード１０１の対向部１１０に対向する機能面側電極３３０は、比較的大型であり、ｙ方向を長手方向とする平面視長矩形状である。リード１０２およびリード１０３の対向部１１０と対向する２つの機能面側電極３３０は、平面視略正方形状であり、ｙ方向に並んでいる。リード１０１の対向部１１０に対向する機能面側電極３３０とリード１０２およびリード１０３の対向部１１０に対向する２つの機能面側電極３３０とは、ｘ方向に並んでいる。リード１０４、リード１０５、リード１０６およびリード１０７の対向部１１０に対向する４つの機能面側電極３３０は、比較的小型であり、平面視略正方形状である。リード１０６およびリード１０７の対向部１１０に対向する２つの機能面側電極３３０がｘ方向中央寄りにおいてｘ方向に並んで配置されている。リード１０４およびリード１０５の対向部１１０に対向する２つの機能面側電極３３０は、リード１０６およびリード１０７の対向部１１０を挟んでｘ方向両側に配置されている。
【００３６】
図１、図５および図６に示すように、機能面側電極３３０は、基材層３３１、下地層３３２、再配線層３３３、および機能面側凸部３３４を有している。
【００３７】
基材層３３１は、機能面３１０に接しており、機能面３１０の前記機能回路の適所に直接導通する部分である。基材層３３１は、たとえばＡｌからなる。基材層３３１の厚さは、たとえば０．１μｍ〜１０μｍである。
【００３８】
ここで、パッシベーション膜３４０および保護膜３５０について説明する。パッシベーション膜３４０は、半導体素子３００の主体であるＳｉに過度な力が負荷されることを防止するためのものであり、たとえばＳｉＮなどの絶縁材料からなる。パッシベーション膜３４０の厚さは、たとえば２００ｎｍ〜３μｍである。保護膜３５０は、パッシベーション膜３４０上に積層されており、半導体素子３００の主体であるＳｉに過度な力が負荷されることを防止したり、再配線層３３３の形成を容易化するためのものである。保護膜３５０は、たとえばポリイミドなどの絶縁材料からなる。保護膜３５０の厚さは、たとえば５μｍ程度である。
【００３９】
パッシベーション膜３４０には、貫通孔３４１が形成されている。貫通孔３４１は、機能面側電極３３０の基材層３３１を露出させるために設けられている。本実施形態においては、パッシベーション膜３４０のうち貫通孔３４１の周辺部分が、基材層３３１の端縁を覆っている。保護膜３５０には、貫通孔３５１が形成されている。貫通孔３５１は、平面視において貫通孔３４１と一致しており、機能面側電極３３０の基材層３３１を露出させるために設けられている。
【００４０】
機能面側電極３３０の説明に戻る。下地層３３２は、再配線層３３３を形成するための下地をなす層である。下地層３３２は、平面視において、機能面側電極３３０の形状に一致する。すなわち、下地層３３２は、基材層３３１のうちパッシベーション膜３４０および保護膜３５０から露出した部分と、パッシベーション膜３４０の貫通孔３４１、保護膜３５０の貫通孔３５１および保護膜３５０の適所を覆っている。下地層３３２は、たとえばＴｉ、ＴｉＷおよびＴａなどからなる。下地層３３２の厚さは、１００ｎｍ程度である。
【００４１】
再配線層３３３は、機能面側電極３３０の主体をなす層であり、平面視において基材層３３１よりも大である。再配線層３３３の材質は特に限定されないが、本実施形態においては、Ｃｕからなる。再配線層３３３の厚さは、たとえば１０μｍ程度である。
【００４２】
機能面側凸部３３４は、再配線層３３３上に形成されており、機能面３１０が向く方向に突出している。機能面側凸部３３４の材質は、リード１０１〜１０７と同じものにする必要がある。本実施形態においては、機能面側凸部３３４の材質をＣｕとしている。また、機能面側凸部３３４の形状は特に限定されないが、本実施形態においては、円柱形状である。機能面側凸部３３４の大きさは、直径が２５μｍ〜２００μｍ、高さが１０μｍ〜５００μｍである。平面視において、機能面側凸部３３４は、基材層３３１とは重なっておらず、基材層３３１を避けた位置に配置されている。また、機能面側凸部３３４は、平面視においてパッシベーション膜３４０および保護膜３５０と重なっている。
【００４３】
また、本実施形態においては、図１に示すように、リード１０１、リード１０２およびリード１０３の対向部１１０に対向する３つの機能面側電極３３０には、複数の機能面側凸部３３４が形成されている。リード１０１の対向部１１０に対向する機能面側凸部３３４には、４行２列の８個の機能面側凸部３３４が形成されている。リード１０２およびリード１０３の対向部１１０に対向する機能面側電極３３０には、２行２列の４個の機能面側凸部３３４が形成されている。リード１０４〜１０７の対向部１１０に対向する機能面側電極３３０には、１つずつの機能面側凸部３３４が形成されている。
【００４４】
図６に示すように、各機能面側電極３３０の機能面側凸部３３４は、それぞれ、対応する各リード１０１〜１０７（対向部１１０）と一体になっている。これは、同じ素材（本実施形態では、ともにＣｕ）である、機能面側凸部３３４の頂面（接合される前の状態における、再配線層３３３側を向く面とは反対側を向く面）と対向部１１０の接合面１１３とが、後述する接合工程で活性化により接合されて一体となったものである。なお、機能面側凸部３３４の頂面のすべてが対向部１１０の接合面１１３に接合されている必要はない。機能面側凸部３３４の頂面の面積の３０％程度が接合されていれば、十分な強度と導電性が確保される。機能面側凸部３３４と対向部１１０との境界（機能面側凸部３３４の再配線層３３３側を向く面と頂面とに接続する側面３３４ｃと、対向部１１０の接合面１１３との境界）には、接合工程で発生したスプラッシュによって、ｚ方向と交差する方向に盛り上がった隆起部３３４ｂが形成されている。接合工程では、当該隆起部３３４ｂが形成されるまで、押圧力および低周波振動を加えることで、機能面側凸部３３４の頂面と対向部１１０の接合面１１３とを、十分な強度と導電性を有する程度に接合して、一体化させることができる。
【００４５】
封止樹脂４００は、半導体素子３００の全体と、リード１０１〜１０７のうち端子部１２０を除く部分とを覆っている。封止樹脂４００は、絶縁性材料からなり、本実施形態においては、たとえば黒色のエポキシ樹脂からなる。本実施形態においては、封止樹脂４００は、機能面側凸部３３４を避けた領域において、対向部１１０の接合面１１３と機能面側電極３３０の再配線層３３３との間にも充填されている。
【００４６】
次に、半導体装置Ａ１の製造方法の一例について、以下に説明する。
【００４７】
まず、図７に示すように、半導体素子３００に基材層３３１を形成する。基材層３３１は、半導体素子３００の機能面３１０に形成された機能回路（図示略）の適所に導通する。基材層３３１は、たとえばＡｌを用いためっきによってパターン形成される。基材層３３１の厚さは、たとえば０．１μｍ〜１０μｍである。
【００４８】
次いで、図８に示すように、パッシベーション膜３４０および保護膜３５０を形成する。パッシベーション膜３４０および保護膜３５０は、たとえばＳｉＮ膜およびポリイミド膜を機能面３１０全面に形成することで、形成される。前記ＳｉＮ膜の厚さは、たとえば２００ｎｍ〜３μｍである。また、前記ポリイミド膜の厚さは、たとえば５μｍ程度である。そして、エッチングなどのパターニングにより、前記ＳｉＮ膜および前記ポリイミド膜に基材層３３１を露出させる貫通孔３４１および貫通孔３５１を形成する。これにより、パッシベーション膜３４０および保護膜３５０が得られる。
【００４９】
次いで、図９に示すように、下地層３３２を形成する。具体的には、基材層３３１のうちパッシベーション膜３４０および保護膜３５０から露出する部分と、貫通孔３４１および貫通孔３５１と、保護膜３５０とを覆うように、厚さが１００ｎｍ程度のＴｉ、ＴｉＷおよびＴａなどからなる膜を形成する。製膜方法は特に限定されないが、ＣＶＤやスパッタなどを用いることができる。なお、下地層３３２の形状、大きさおよび配置は、形成すべき機能面側電極３３０の形状、大きさおよび配置に対応させる。
【００５０】
次いで、図１０に示すように、再配線層３３３を形成する。再配線層３３３の形成は、たとえば下地層３３２を利用した電解メッキによって行う。再配線層３３３は、たとえばＣｕからなり、その厚さが１０μｍ程度である。再配線層３３３の形状、大きさおよび配置は、下地層３３２と略一致する。
【００５１】
次いで、図１１に示すように、機能面側凸部３３４を形成する。機能面側凸部３３４の形成は、たとえばメッキやスパッタリングとパターニングとを組み合わせることによって行う。たとえば、機能面側凸部３３４の平面視形状に一致する開口を有するマスクを用意し、このマスクを用いてメッキやスパッタリングによってＣｕを付着させる。または、メッキやスパッタリングによって形成したＣｕ膜に対して、エッチング処理などを施すことにより、機能面側凸部３３４を形成する。
【００５２】
次いで、図１２に示すように、リード１０１〜１０７の対向部１１０の接合面１１３と半導体素子３００の複数の機能面側電極３３０とを接合する。この接合工程においては、たとえば、半導体素子３００をテーブル８０１に固定し、リード１０１〜１０７の対向部１１０の裏面１１４に治具８０２を押し付ける。治具８０２の図中下面には複数の突起が形成されている。治具８０２からリード１０１〜１０７に、図における下向きに所定の押圧力を加えた状態で、治具８０２をｘｙ平面内で円を描くように振動させる。この振動は、たとえば超音波と比べて低周波数であり、たとえば１００Ｈｚ以下である。なお、治具８０２を固定して、テーブル８０１から半導体素子３００に、図における上向きに所定の押圧力を加えた状態で、テーブル８０１をｘｙ平面内で円を描くように振動させるようにしてもよい。また、治具８０２からリード１０１〜１０７に下向きの押圧力を加え、同時に、テーブル８０１から半導体素子３００に上向きの押圧力を加えた状態で、治具８０２およびテーブル８０１を互いに反対方向に、ｘｙ平面内で円を描くように振動させるようにしてもよい。また、図１２とは上下を逆に、リード１０１〜１０７を下側、半導体素子３００を上側にして、接合を行うようにしてもよい。図１２に示すリード１０１〜１０７と機能面側電極３３０との接合工程は、常温の大気雰囲気中で行われる。
【００５３】
図１３は、接合工程において、リード１０１〜１０７の対向部１１０を半導体素子３００の機能面側電極３３０に近づけている途中の状態を示している。当該接合工程は大気雰囲気中で行われるので、対向部１１０の接合面１１３には自然酸化膜１１０ａが形成されており、機能面側電極３３０の機能面側凸部３３４の頂面にも自然酸化膜３３４ａが形成されている。
【００５４】
図１４は、接合工程における接合途中の状態を示している。対向部１１０と機能面側凸部３３４との摩擦によって、自然酸化膜１１０ａおよび自然酸化膜３３４ａが削り取られ、対向部１１０の接合面１１３および機能面側凸部３３４の頂面の各接触部分がそれぞれ平坦になって、活性化しつつある。
【００５５】
図１５は、接合工程における接合完了の状態を示している。対向部１１０の接合面１１３および機能面側凸部３３４の頂面の各接触部分の活性化により、対向部１１０および機能面側凸部３３４が一体化している。機能面側凸部３３４と対向部１１０との境界（機能面側凸部３３４の側面３３４ｃと対向部１１０の接合面１１３との境界）には、接合工程で発生したスプラッシュによる隆起部３３４ｂが形成されている。当該隆起部３３４ｂが形成されるまで、押圧力および低周波振動を加えることで、機能面側凸部３３４の頂面と対向部１１０の接合面１１３とを、十分な強度と導電性を有するように接合して、一体化させることができる。また、対向部１１０の裏面１１４は、治具８０２が押し付けられた痕跡として、凹凸状の形状とされる。
【００５６】
この後は、封止樹脂４００を形成するなどの工程を経ることにより、半導体装置Ａ１が得られる。
【００５７】
次に、半導体装置Ａ１の作用について説明する。
【００５８】
本実施形態によれば、機能面側凸部３３４とリード１０１〜１０７の対向部１１０とが一体になっている。したがって、機能面側凸部３３４と対向部１１０とを接合するために介在するワイヤやはんだなどの接合媒体を必要としない。また、隆起部３３４ｂが形成されるまで、押圧力および低周波振動を加えることで、機能面側凸部３３４の頂面と対向部１１０の接合面１１３とを接合して一体化させている。したがって、機能面側凸部３３４と対向部１１０との接合強度を高めることができる。また、すべての機能面側凸部３３４とリード１０１〜１０７の対向部１１０との接合を一括して実施することができる。これにより、半導体装置Ａ１の製造効率を向上させることが可能である。また、接合工程は、常温の大気雰囲気中で行われる。したがって、接合工程のための設備を簡略化することができる。
【００５９】
機能面側凸部３３４を設けることにより、機能面側電極３３０とリード１０１〜１０７の対向部１１０との接合面積を縮小することが可能である。これにより、接合時において所定の接合圧力を得るために加えるべき力の大きさをより小さくすることができる。これにより、半導体素子３００が意図せず損傷することなどを防止することができる。また、機能面側凸部３３４を設けることにより、半導体素子３００の機能面３１０とリード１０１〜１０７の対向部１１０の接合面１１３との間に、封止樹脂４００を確実に充填することが可能である。これにより、半導体装置Ａ１において絶縁されるべき箇所をより確実に絶縁することができる。
【００６０】
機能面側凸部３３４が基材層３３１と平面視において重ならないことにより、半導体素子３００の主体をなすＳｉに接合時の力が過大に負荷されることを回避することができる。また、機能面側凸部３３４を平面視においてパッシベーション膜３４０および保護膜３５０と重ならせることにより、接合時の力をパッシベーション膜３４０およびお保護膜３５０によって吸収することができる。
【００６１】
図１６〜図２４は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００６２】
図１６〜図１７は、本発明の第二実施形態に基づく半導体装置を示している。図１６は、半導体装置Ａ２を示す断面図であり、第一実施形態に基づく半導体装置Ａ１における図５と同様の図である。図１７は、半導体装置Ａ２を示す要部拡大断面図であり、第一実施形態に基づく半導体装置Ａ１における図６と同様の図である。半導体装置Ａ２は、機能面側電極３３０が機能面側凸部３３４を有しない代わりに、リード１０１〜１０７が導通支持部材側凸部１１１を有している点で、第一実施形態に基づく半導体装置Ａ１と異なっている。
【００６３】
導通支持部材側凸部１１１は、リード１０１〜１０７の対向部１１０の接合面１１３に形成されている。導通支持部材側凸部１１１は、接合面１１３から機能面側電極３３０に向かって突出している。導通支持部材側凸部１１１の形状は特に限定されないが、本実施形態においては、導通支持部材側凸部１１１は、円柱形状とされている。導通支持部材側凸部１１１の大きさは、直径がたとえば直径が２５μｍ〜２００μｍ、高さが１０μｍ〜５００μｍである。このような導通支持部材側凸部１１１は、たとえばエッチングによって形成することができる。導通支持部材側凸部１１１は、平面視において、第一実施形態に基づく半導体装置Ａ１における機能面側凸部３３４が形成されていた位置に形成されている。つまり、導通支持部材側凸部１１１は、平面視において、機能面側電極３３０の基材層３３１とは重なっておらず、基材層３３１を避けた位置に配置されている。また、導通支持部材側凸部１１１は、平面視においてパッシベーション膜３４０および保護膜３５０と重なっている。
【００６４】
機能面側電極３３０は、機能面側凸部３３４を有していない。また、再配線層３３３の材質は、リード１０１〜１０７と同じものにする必要がある。本実施形態においては、再配線層３３３の材質をＣｕとしている。
【００６５】
図１７に示すように、各リード１０１〜１０７（対向部１１０）の各導通支持部材側凸部１１１は、それぞれ、対応する機能面側電極３３０の再配線層３３３と一体になっている。これは、同じ素材（本実施形態では、ともにＣｕ）である、導通支持部材側凸部１１１の頂面（接合される前の状態における、機能面側電極３３０側を向く面）と再配線層３３３の接合面３３５とが、接合工程で活性化により接合されて一体となったものである。導通支持部材側凸部１１１と再配線層３３３との境界（導通支持部材側凸部１１１の頂面と接合面１１３とに接続する側面１１１ａと、再配線層３３３の接合面３３５との境界）には、接合工程で発生したスプラッシュによって、ｚ方向と交差する方向に盛り上がった隆起部１１１ｂが形成されている。
【００６６】
本実施形態によれば、導通支持部材側凸部１１１と再配線層３３３とが一体になっている。したがって、導通支持部材側凸部１１１と再配線層３３３とを接合するために介在するワイヤやはんだなどの接合媒体を必要としない。また、導通支持部材側凸部１１１と再配線層３３３との接合強度を高めることができる。また、すべての導通支持部材側凸部１１１と再配線層３３３との接合を一括して実施することができる。これにより、半導体装置Ａ２の製造効率を向上させることが可能である。また、接合工程は、常温の大気雰囲気中で行われるので、接合工程のための設備を簡略化することができる。
【００６７】
導通支持部材側凸部１１１を設けることにより、機能面側電極３３０とリード１０１〜１０７の対向部１１０との接合面積を縮小することが可能である。これにより、接合時において所定の接合圧力を得るために加えるべき力の大きさをより小さくすることができる。これにより、半導体素子３００が意図せず損傷することなどを防止することができる。また、導通支持部材側凸部１１１を設けることにより、半導体素子３００の機能面３１０とリード１０１〜１０７の対向部１１０の接合面１１３との間に、封止樹脂４００を確実に充填することが可能である。これにより、半導体装置Ａ２において絶縁されるべき箇所をより確実に絶縁することができる。
【００６８】
導通支持部材側凸部１１１が基材層３３１と平面視において重ならないことにより、半導体素子３００の主体をなすＳｉに接合時の力が過大に負荷されることを回避することができる。また、導通支持部材側凸部１１１を平面視においてパッシベーション膜３４０および保護膜３５０と重ならせることにより、接合時の力をパッシベーション膜３４０およびお保護膜３５０によって吸収することができる。
【００６９】
図１８〜図２０は、半導体装置Ａ２の変形例を示している。
【００７０】
図１８に示す変形例においては、導通支持部材側凸部１１１に貫通孔１１２が形成されている。貫通孔１１２は、導通支持部材側凸部１１１をｚ方向に貫通している。これにより、導通支持部材側凸部１１１のうち機能面側電極３３０に接合される部分は、円環状となっている。
【００７１】
このような変形例によっても、半導体装置Ａ２の製造効率の向上と接合の確実化とを図ることができる。また、貫通孔１１２を設けることにより、導通支持部材側凸部１１１と機能面側電極３３０との接触面積がさらに縮小される。これにより、接合時に、半導体素子３００に負荷される力をより小さくすることができる。
【００７２】
図１９および図２０に示す変形例においては、対向部１１０の一部が折り曲げられることによって導通支持部材側凸部１１１が形成されている。図１９に示す変形例においては、対向部１１０の一部がコの字状に折り返されていることにより、導通支持部材側凸部１１１が形成されている。図２０に示す変形例においては、対向部１１０の一部がクランク状に折り曲げられることにより、導通支持部材側凸部１１１が形成されている。
【００７３】
このような変形例によっても、半導体装置Ａ２の製造効率の向上と接合の確実化とを図ることができる。
【００７４】
図２１〜図２２は、本発明の第三実施形態に基づく半導体装置を示している。図２１は、半導体装置Ａ３を示す断面図であり、第一実施形態に基づく半導体装置Ａ１における図５と同様の図である。図２２は、半導体装置Ａ３を示す要部拡大断面図であり、第一実施形態に基づく半導体装置Ａ１における図６と同様の図である。半導体装置Ａ３は、リード１０１〜１０７に対する半導体素子３００の位置が、第一実施形態に基づく半導体装置Ａ１と異なっている。図２１に示すように、半導体素子３００は、リード１０１〜１０７の下側に配置されている。
【００７５】
リード１０１〜１０７の各対向部１１０は、接合面１１３および裏面１１４を有しているが、第一実施形態のリード１０１〜１０７とは反対になっており、図２１における下側の面が接合面１１３であって、上側の面が裏面１１４である。半導体素子３００は、各機能面側電極３３０の機能面側凸部３３４を、それぞれ対応する各リード１０１〜１０７の各対向部１１０の接合面１１３に接合して一体化させている。
【００７６】
本実施形態においても、第一実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７７】
図２３〜図２４は、半導体装置Ａ３の変形例を示している。
【００７８】
図２３に示す変形例においては、機能面側電極３３０が機能面側凸部３３４を有しない代わりに、リード１０１〜１０７が導通支持部材側凸部１１１を有している。本変形例は、第二実施形態において、第三実施形態のように、リード１０１〜１０７に対する半導体素子３００の位置を変更したものと考えることもできる。このような変形例によっても、第一実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、導通支持部材側凸部１１１を図１８〜図２０のようにしてもよい。
【００７９】
図２４に示す変形例においては、放熱部材２００を備えている。放熱部材２００は、半導体素子３００に固定されており、半導体素子３００からの放熱を促進するためのものである。放熱部材２００は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅやこれらの合金などの伝熱特性の高い金属からなる。放熱部材２００の厚さは特に限定されないが、たとえば５０μｍ〜５００μｍ、好ましくは１００μｍ〜１５０μｍである。
【００８０】
図２４に示すように、放熱部材２００は、固定面２１０および裏面２２０を有している。固定面２１０は、半導体素子３００に対して固定されている。裏面２２０は、固定面２１０とは反対側を向く面である。本実施形態においては、裏面２２０は、封止樹脂４００から露出している。
【００８１】
放熱部材２００を半導体素子３００に固定する方法は限定されない。例えば、放熱部材２００の材質をＣｕとし、半導体素子３００の裏面３２０にＣｕからなる金属層を形成して、上述した接合方法（図１２〜図１５参照）と同様にして接合し、半導体素子３００の金属層と放熱部材２００とを一体化するようにしてもよい。この場合、同一の板状部材から、リード１０１〜リード１０７と放熱部材２００とを形成することができる。また、接合工程の設備を利用できる。また、放熱部材２００を半導体素子３００に固定するための接合材が必要ない。したがって、製造の効率化を図ることができる。また、半導体素子３００の金属層と放熱部材２００とが一体化することで、伝熱効率を高めて、半導体素子３００からの放熱を促進することができる。
【００８２】
本発明に係る半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００８３】
Ａ１〜Ａ３      半導体装置
１０１〜１０７      リード
１１０      対向部
１１０ａ    自然酸化膜
１１１      導通支持部材側凸部
１１１ａ    側面
１１１ｂ    隆起部
１１２      貫通孔
１１３      接合面
１１４      裏面
１２０      端子部
２００      放熱部材
２１０      固定面
２２０      裏面
３００      半導体素子
３１０      機能面
３２０      裏面
３３０      機能面側電極
３３１      基材層
３３２      下地層
３３３      再配線層
３３４      機能面側凸部
３３４ａ    自然酸化膜
３３４ｂ    隆起部
３３４ｃ    側面
３３５      接合面
３４０      パッシベーション膜
３４１      貫通孔
３５０      保護膜
３５１      貫通孔
４００      封止樹脂
８０１      テーブル
８０２      治具
【図１】
2019021827.tif 000003
【図２】
2019021827.tif 000004
【図３】
2019021827.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019021827.tif 000007
【図６】
2019021827.tif 000008
【図７】
2019021827.tif 000009
【図８】
2019021827.tif 000010
【図９】
2019021827.tif 000011
【図１０】
2019021827.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【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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