(57)【要約】【課題】  基板上に接合層を介して半導体素子が接合される半導体装置において、接合層に生じる熱応力を簡単な構造によって緩和するのに有効な技術を提供する。【解決手段】  本発明にかかる半導体装置１００は、金属製の基板１１０と、基板１１０上の接合領域１１２に塗布される接合材料のみからなる接合層１３０を介して基板１１０に接合された半導体素子１２０と、を含み、接合層１３０の外周部分の形状が所定の曲率半径を有するＲ部１３１によって構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の基板と、前記基板上の接合領域に塗布される接合材料のみからなる接合層を介して前記基板に接合された半導体素子と、を含み、
前記接合層の外周部分の形状が所定の曲率半径を有するＲ部によって構成されている、半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記接合層は円柱形状であり、当該円柱形状の円弧半径が前記Ｒ部の前記所定の曲率半径に相当する、半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体装置であって、
前記接合層は、熱流動性を有する前記接合材料が前記接合領域に塗布された後に加熱されることによって形成され、
前記接合材料の加熱前後での形状を維持するための形状維持機構を備える、半導体装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置であって、
前記形状維持機構は、前記接合領域のまわりを区画するように前記基板上に形成され、前記接合材料に対する撥液作用を有するナノメートルオーダーの凹凸構造によって構成される、半導体装置。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置であって、
前記凹凸構造は、前記基板上にフェムト秒レーザーを照射するレーザー加工によって形成される、半導体装置。
【請求項６】
請求項１から５のうちのいずれか一項に記載の半導体装置であって、
前記半導体素子は、前記接合層に加えて前記接合材料のみからなる補助接合層を介して前記基板に接合され、前記補助接合層は、前記接合層の外周部分のうち前記Ｒ部の近傍に配置されている、半導体装置。
【請求項７】
請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の半導体装置であって、
前記基板上の前記接合領域に凹凸構造を備える、半導体装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置であって、
前記基板上の前記接合領域に長尺状に延在するとともに断面がマイクロメートルオーダーの波状である溝を備え、前記溝の前記うねり形状によって前記凹凸構造が構成されている、半導体装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置であって、
前記溝は、前記接合領域から前記基板上で前記接合材料が塗布されない非接合領域まで連続して延在している、半導体装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体装置であって、
前記溝の複数が前記接合領域の中心部から前記非接合領域まで連続して放射状に延在している、半導体装置。
【請求項１１】
請求項８から１０のうちのいずれか一項に記載の半導体装置であって、
前記溝は、前記基板上にフェムト秒レーザーを照射するレーザー加工によって形成される、半導体装置。
【請求項１２】
請求項９から１１のうちのいずれか一項に記載の半導体装置はさらに、
前記基板上の前記接合領域において、隣接する前記溝同士を接続する接続溝を備えている、半導体装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の半導体装置であって、
前記接続溝の断面が波状である、半導体装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の半導体装置であって、
前記接続溝の複数が前記接合領域の中心部のまわりに同心円状に広がるように配置される、半導体装置。
【請求項１５】
請求項１２から１４のうちのいずれか一項に記載の半導体装置であって、
前記接続溝は、前記接合領域から前記基板上で前記接合材料が塗布されない非接合領域まで連続する、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に接合層を介して半導体素子が接合される半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、この種の半導体装置においては半導体の使用温度レベルが高くなってきており、熱に対する耐性を考慮した装置設計が望まれている。具体的に説明すると、基板と半導体素子との接合界面に高い熱応力が生じると接合界面に剥離やクラックが発生する要因に成り得るため、この問題を解決するべく熱応力を緩和する種々の技術開発がなされている。
【０００３】
従来、基板と半導体素子との接合界面における熱応力緩和性に着目した技術の一例として、例えば下記特許文献１から３に開示の半導体装置が知られている。特許文献１，２に開示の半導体装置は、熱応力が集中する接合材層に応力緩和部材や中間材を挟み込んだ状態で基板に半導体素子が接合されるように構成されている。特許文献３に開示の半導体装置は、基板と半導体素子との間に熱可塑性接合層を介装し、この熱可塑性接合層の一部を温度制御によって液層化（軟化）させるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７７３１７号公報
【特許文献２】特開２０１２−２９１３０２号公報
【特許文献３】特開２０１３−８４６５７号公報
【発明の概要】
【０００５】
（発明が解決しようとする課題）
特許文献１，２に開示の半導体装置は、基板と半導体素子との接合界面に、これら基板及び半導体素子とは別の部材である応力緩和部材や中間材を介装させる構成であるため、構造や製造工程が複雑化して製造コストが高くなるという問題を抱えている。また、これらの半導体装置では、接合材層が多層化するため、各層間での接合状態が良好でない場合には欠陥発生の発生によって接合強度が低下するという虞がある。特許文献３に開示の半導体装置は、熱可塑性接合層の温度を制御するための温度センサ及び制御機構を含む大掛かりなシステムを必要とするため、構造が複雑化して製造コストが高くなるという問題を抱えている。また、この半導体装置では、接合材層に複数の接合材料が介在するため、各接合材料間での物性値（融点、線膨張率）の相違によるボイドや隙間の発生によって接合強度が低下するという虞がある。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、基板上に接合層を介して半導体素子が接合される半導体装置において、接合層に生じる熱応力を簡単な構造によって緩和するのに有効な技術を提供することである。
【０００７】
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するため、本発明に係る半導体装置は、基板と、接合材料のみからなる接合層を介して基板に接合された半導体素子（「半導体チップ」ともいう）と、を含む。基板と半導体素子との間に接合材料を介在させて加熱することによって接合層が形成される。この場合、基板と半導体素子との接合界面である接合層に、基板及び半導体素子とは別の部材が介装されることがない。従って、接合層自体の構造が簡素化される。また、接合層の外周部分の形状が所定の曲率半径（Ｒ寸法）を有するＲ部によって構成されている。この場合、接合層のＲ部には尖って突き出た角部に比べて応力集中が起こり難く、簡単な構造によって接合界面に生じる熱応力を緩和することができる。また、接合層の外周部分の形状のみを変更すればよいため、製造工程の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。なお、本発明では接合層の外周部分の全ての角部を排除するのが好ましいが、接合層の外周部分に少なくとも１つのＲ部が設けられていれば熱応力の緩和効果を得ることができる。
【０００８】
上記構成の半導体装置では、接合層は円柱形状であり、当該円柱形状の円弧半径がＲ部の所定の曲率半径に相当するのが好ましい。この場合、接合層の外周部分全体が１つのＲ部として構成される。これにより、Ｒ部の曲率半径が大きくなるため熱応力の緩和効果を高めるのに有効である。
【０００９】
上記構成の半導体装置では、接合層は、熱流動性を有する接合材料が接合領域に塗布された後に加熱されることによって形成されるように構成されるのが好ましい。この場合、この半導体装置は、接合材料の加熱前後での形状を維持するための形状維持機構を更に備えるのが好ましい。これにより、熱応力の緩和効果を高めるのに有効な接合層の所望の形状を確実に実現することができる。
【００１０】
上記構成の半導体装置では、形状維持機構は、接合領域のまわりを区画するように基板上に形成され、接合材料に対する撥液作用を有するナノメートルオーダーの凹凸構造によって構成されるのが好ましい。この場合、接合領域に塗布された接合材料は、加熱によって熱流動性を呈した場合でもナノメートルオーダーの凹凸構造を越えて接合領域外へと流出し難い。これにより、接合材料の加熱前後での形状を物理的な構造を用いて維持することが可能になる。
【００１１】
上記構成の半導体装置では、凹凸構造は、基板上にフェムト秒レーザーを照射するレーザー加工によって形成されるのが好ましい。これにより、ナノメートルオーダーの凹凸構造をフェムト秒レーザーを用いて確実に形成することができる。
【００１２】
上記構成の半導体装置では、半導体素子は、接合層に加えて前記接合材料のみからなる補助接合層を介して基板に接合され、補助接合層は、接合層の外周部分のうちＲ部の近傍に配置されるのが好ましい。この場合、接合層の外周部分にＲ部を設けることによって接合面積が低下した分を、補助接合層によって補うことができる。その結果、基板と半導体素子との間において電気伝導性や放熱性が低下するのを抑制することが可能になる。
【００１３】
上記構成の半導体装置は、基板上の接合領域に凹凸構造を備えるのが好ましい。これにより、接合層に対する基板の接合面積を増やすことができ、基板と接合層との接合強度を高めることができる。
【００１４】
上記構成の半導体装置は、基板上の接合領域に長尺状に延在するとともに断面がマイクロメートルオーダーの波状である溝を備え、この溝によって凹凸構造が構成されるのが好ましい。これにより、平坦面（平滑面）であるベース構造の場合に平坦面に沿って直線的に発生するせん断応力を断面が波状である溝によって複数の方向に分散させることができる。その結果、基板と接合層との接合界面に生じる熱応力が緩和され熱疲労寿命が向上する。
【００１５】
上記構成の半導体装置では、溝は、接合領域から基板上で接合材料が塗布されない非接合領域まで連続して延在しているのが好ましい。これにより、接合材料に含まれる有機溶剤をこの溝を通じて接合領域から非接合領域へと排出することが可能になる。その結果、有機溶剤の残留が原因となって発生するボイドの発生比率を抑えることが可能になる。
【００１６】
上記構成の半導体装置では、溝の複数が、接合領域の中心部から非接合領域まで連続して放射状に延在しているのが好ましい。この場合、一般的に接合領域の中心部付近に有機溶剤が残留してボイドが形成され易いため、有機溶剤を排出する手段として放射状の溝を用いることによって、ボイドの発生比率を抑える効果がより高くなる。
【００１７】
上記構成の半導体装置では、溝或は基板上にフェムト秒レーザーを照射するレーザー加工によって形成されるのが好ましい。これにより、断面がマイクロメートルオーダーの波状である溝をフェムト秒レーザーを用いて確実に形成することができる。
【００１８】
上記構成の半導体装置はさらに、基板上の接合領域において、隣接する溝同士を接続する接続溝を備えているのが好ましい。この接続溝によれば、複数の溝を利用して接合材料である金属ナノペーストに含まれている有機溶剤を接合領域から非接合領域へと誘導する構造において、有機溶剤を誘導可能な方向を増やすことができる。これにより、任意の溝に有機溶剤が停滞・残留した場合でも、当該有機溶剤を接続溝を通じて別の溝に誘導した後、この別の溝を通じて非接合領域へと確実に誘導することができる。
【００１９】
上記構成の半導体装置では、接続溝の断面が波状であるのが好ましい。これにより、温度的に厳しい使用環境下で接合層に蓄積された熱応力（熱歪）を、断面が波状の接続溝によって複数の方向（例えば、波の任意の点における法線ベクトル方向）に分散させることができる。その結果、冷熱サイクルを複数回繰り返しても、接合層における亀裂の進展を抑制、若しくは遅らせることが可能になる。
【００２０】
上記構成の半導体装置では、接続溝の複数が接合領域の中心部のまわりに同心円状に広がるように配置されるのが好ましい。これにより、熱応力（熱歪）が接合層の円周方向に作用する場合、この熱応力を接続溝によって複数の方向に確実に分散させることができる。
【００２１】
上記構成の半導体装置では、接続溝は、接合領域から基板上で接合材料が塗布されない非接合領域まで連続するのが好ましい。この場合、接続溝は、複数の溝を接続する第１の機能に加えて、接合材料である金属ナノペーストに含まれている有機溶剤を接合領域から非接合領域まで誘導する第２の機能を果たすことができる。特に、溝及び接続溝の双方が接合領域から非接合領域まで連続して延在している場合には、これら二種類の溝の協働によって金属ナノペーストに含まれている有機溶剤を非接合領域まで誘導する機能を強化することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、基板上に接合層を介して半導体素子が接合される半導体装置において、接合層に生じる熱応力を簡単な構造によって緩和することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本発明の実施形態にかかる半導体装置１００の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は図１中の半導体装置１００の平面図である。
【図３】図３は図２中の接合層１３０において熱変化によって生じる熱応力Ｓｔを模式的に示す図である。
【図４】図４は図２中の接合層１３０の変更例に係る接合層２３０の平面図である。
【図５】図５は接合層のＲ寸法と最大応力との関係（ＣＡＥ解析）を示すグラフである。
【図６】図６はベース形状の接合層、４つの角部がＲ１．２である接合層、円形の接合層のそれぞれについての最大応力（ＣＡＥ解析）を示すグラフである。
【図７】図７は接合層１３０，２３０の変更例に係る接合層３３０の平面図である。
【図８】図８は接合層１３０，２３０の変更例に係る接合層４３０の平面図である。
【図９】図９は図２中の半導体装置１００の変更例に係る半導体装置２００の平面図である。
【図１０】図１０は図９中の半導体装置２００のＡ−Ａ線についての断面構造を示す図である。
【図１１】図１１は図１０中の撥液部１４１の断面拡大図である。
【図１２】図１２は本発明の半導体装置３００において基板１１０上に設けられた凹凸構造１５０の平面図である。
【図１３】図１３は図１２中の凹凸構造１５０の溝１５１の断面のうねり形状を示す図である。
【図１４】図１４はベース構造及び凹凸構造１５０のそれぞれについての最大応力（ＣＡＥ解析）を示すグラフである。
【図１５】図１５は凹凸構造１５０の溝１５１における接合材料の加熱中及び接合完了時の様子を模式的に示す図である。
【図１６】図１６は接合体ＴＰの引っ張り破壊強度の測定の様子を模式的に示す図である。
【図１７】図１７はベース構造及び凹凸構造１５０のそれぞれについての接合強度を示すグラフである。
【図１８】図１８はボイド評価に係るＸ線及び光学顕微鏡（ＳＥＭ）による接合層１３０の内部検査の様子を模式的に示す図である。
【図１９】図１９はベース構造及び凹凸構造１５０のそれぞれについてのボイド率を示すグラフである。
【図２０】図２０は凹凸構造１５０の変更例にかかる凹凸構造２５０の平面図である。
【図２１】図２１は凹凸構造１５０の変更例にかかる凹凸構造３５０の平面図である。
【図２２】図２２は凹凸構造１５０の変更例にかかる凹凸構造４５０の平面図である。
【図２３】図２３は凹凸構造１５０の変更例にかかる凹凸構造５５０の平面図である。
【図２４】図２４は凹凸構造１５０の変更例にかかる凹凸構造６５０の平面図である。
【図２５】図２５は図２４中の凹凸構造６５０の接続溝２５３の断面のうねり形状を示す図である。
【図２６】図２６は冷熱サイクルによって接合層１３０に発生し得るボイドＶの一例を示す図である。
【図２７】図２７は図２４中の凹凸構造６５０の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１に示されるように、本発明の「半導体装置」としての半導体装置１００は、基板（半導体基板）１１０と、基板１１０上（基板１１０の上面１１１）に接合層１３０を介して接合される半導体素子（半導体チップ）１２０と、を含む。ここでいう基板１１０、半導体素子１２０及び接合層１３０がそれぞれ、本発明の「基板」、「半導体素子」及び「接合層」に相当する。
【００２６】
基板１１０は、平面視の形状が図２に示すような正方形、或いは長方形であり、且つ所定の板厚を有する板状部材として構成される。基板１１０は、典型的には銅または銅合金からなる金属製であり、この基板１１０の上面１１１にはニッケルメッキが施されている。
【００２７】
半導体素子１２０は、典型的には平面視の形状が図２に示すような正方形であり、且つ所定の板厚を有する板状部材として構成される。半導体素子１２０は、ＳｉＣ（シリコン・カーバイド）からなる半導体素子として構成される。この半導体素子１２０の表面（基板１１０の上面１１１に対向する面とは反対側の面）には配線接合部位（図示省略）が形成されており、この配線接合部位に電気配線が接続されている。
【００２８】
接合層１３０は、基板１１０の上面１１１のうち半導体素子１２０との対向面である接合領域（上面）１１２と、半導体素子１２０の底面で１１２との間に介在している。この接合層１３０は、平面視の形状が図２に示すような円形であり、且つ所定の膜厚を有する円柱形状である。この接合層１３０は、有機溶液（有機溶剤）と粒子径が数ナノから数十ナノメートルの金属ナノ粒子（銀、銅、ニッケルなどを含む金属ナノ粒子）とを含む金属ナノペーストや、加熱によって流動化する熱流動性を有し鉛とスズを主成分とした合金である半田などの接合材料のみからなる。この場合、基板１１０と半導体素子１２０との接合界面である接合層１３０に、基板１１０及び半導体素子１２０とは別の部材が介装されることがない。従って、接合層１３０自体の構造が簡素化される。
【００２９】
なお、上記の接合層１３０を形成させるには、基板１１０上の接合領域１１２に、接合材料である例えば金属ナノペーストを塗布或いは転写した後、この金属ナノペーストに半導体素子１２０の底面１２１を被着させ、非酸化雰囲気中での加熱処理を行う。この加熱処理によれば、接合材料中の有機溶液から金属ナノ粒子が析出してニッケルメッキ上に堆積する一方で、有機溶液が揮発して除去される。更に、酸化雰囲気中での加熱処理を行うことができる。この加熱処理によれば、金属ナノ粒子の表面に吸着していた有機保護膜が加熱によって分解・除去されて金属ナノ粒子の焼結挙動が促されることによって、接合材料と基板１１０及び半導体素子１２０とのそれぞれの間で金属的な接合作用が得られる。最終的に、接合材料から接合層１３０が形成されることとなる。
【００３０】
ところで、上記構成の半導体装置１００の使用時に、半導体素子１２０の温度が上昇した場合に、基板１１０と半導体素子１２０との接合界面を形成する接合層１３０に熱変化が加わる。この場合、接合層１３０の熱変化によって内力である熱応力が生じる。従って、この種の半導体装置１００では、接合層１３０において、熱応力が局所的に集中する熱応力集中によって剥離やクラックが発生するのを防止するための構造が必要となる。
【００３１】
そこで、本実施の形態では円柱形状の接合層１３０を採用している。この接合層１３０は、平面視の形状が円形であり、即ちその外周部分が一定の曲率半径（円弧半径）を有するＲ部１３１によって構成されている。即ち、接合層１３０の外周部分全体が１つのＲ部１３１として構成される。本形状は、接合層の一般的な形状（例えば平面視が正方形、長方形、多角形のような形状）に対して、「角部（尖って突き出た部分）」を有していないという点において相違する。本形状の接合層１３０は、熱応力が集中し易い角部をその外周部分から排除することによって熱応力を緩和できるようにしている。これにより、簡単な構造によって接合界面に生じる熱応力を緩和することができる。特に、接合層１３０が円柱形状である場合には、例えば図３中の矢印が参照されるように、接合層１３０において熱変化によって生じる熱応力Ｓｔを外周方向に均等に分散させることができる。これに対して、例えば平面視が正方形（以下、「ベース形状」ともいう）の接合層の場合には、接合層の降伏応力を上回る熱応力が角部に集中し易くなり、その結果、剥離やクラックが発生する虞がある。また、本実施の形態によれば、接合層の外周部分の形状のみを変更すればよいため、製造工程の簡素化及び製造コストの低減を図ることができる。更に、高温冷熱サイクルのように熱応力の緩和効果が求められるシステムおいて、特に信頼性の高い半導体装置を構築することができる。
【００３２】
上記構成の接合層１３０の変形例として、外周部分から角部を排除し、且つ接合に関与する実質的な接合面積が小さくなるのを防止するのに有効な種々の形状の接合層を採用することができる。例えば、接合層の平面視の形状が楕円形であってもよい。また、図４に示すような形状の接合層２３０を採用することもできる。この接合層２３０は、平面視が正方形である接合層の４つの角部のそれぞれにＲ付けが施されることによって形成されている。即ち、この接合層２３０の外周部分の形状が所定の曲率半径を有する４つのＲ部２３１によって構成されている。この接合層２３０によれば、円柱形状の接合層１３０と同様に熱応力を緩和することができるとともに、接合層１３０に割り当てられる半導体素子１２０と同寸法の半導体素子に対しては、接合層１３０よりも接合面積を増やすことが可能になる。接合面積を増やすことによって、基板１１０及び半導体素子１２０のそれぞれに対する接合強度を確保することができ、且つ基板１１０と半導体素子１２０との間において電気伝導性や放熱性が低下するのを抑制することができる。
【００３３】
上記構成の接合層１３０，２３０の作用効果は、公知のＣＡＥ（Computer  Aided  Engineering）解析によるシミュレーションによって確認することができる。この場合、解析対象である接合層をモデル化し、この接合層において発生する熱応力を適切な数値解析手法を用いて計算することができる。具体例として、半導体素子１２０（縦寸法及び横寸法がともに５ｍｍのチップ）の中央部がおよそ２５０［℃］となるように熱量を印加する熱量印加処理を想定し、この熱量印加処理時に接合層にて発生する熱応力を、この接合層の外周部分のＲ寸法（「曲率半径」ともいう）が種々変更された場合のそれぞれについてＣＡＥ解析によって導出した。その結果、図５及び図６に示すような解析結果が得られた。図５によれば、接合層の平面視の形状がベース形状から円形（真円）に近づくにつれて、この接合層に生じる熱応力の最大値（以下、「最大応力」ともいう）が低下し、円形のときに熱応力の最大値が最も低くなることが確認された。この最大応力は、特にＲ寸法がＲ１．２に達するまで比較的顕著に低下し、１．２を超えてから円形に達するまで徐々に低下している。また、図６が参照されるように、ベース形状の接合層、４つの角部がＲ１．２である接合層、円形の接合層についての最大応力はそれぞれ、１４４［ＭＰａ］、１０１［ＭＰａ］、８４．８［ＭＰａ］であった。これらの解析結果に基づいた場合、Ｒ寸法が１．２を上回るように接合層の外周部分の形状を決めることによって、熱応力を緩和する効果が特に高まることが確認された。
【００３４】
また、上記構成の接合層１３０，２３０に代えて、図７及び図８に示す別の形状の接合層を採用することもできる。図７に示す接合層３３０は、接合層１３０と同形状の主接合層３３１と、この主接合層３３１に加えてそのまわりに配置された４つの補助接合層３３２と、を備えている。この場合、半導体素子１２０は、１つの主接合層３３１と４つの補助接合層３３２を介して基板１１０に接合される。また、図８に示す接合層４３０は、接合層１３０よりも径の小さい円形の主接合層４３１と、この主接合層４３１に加えてそのまわりに等間隔で配置された８つの補助接合層４３２と、を備えている。この場合、半導体素子１２０は、１つの主接合層４３１と８つの補助接合層４３２を介して基板１１０に接合される。これら補助接合層３３２，４３２はいずれも、接合層１３０と同一の接合材料のみからなる接合層であり、接合層１３０の外周部分にＲ部を設けることによってベース形状の接合層に比べて接合面積が低下した分を補う機能を果たす。この目的のために、各補助接合層３３２は、主接合層３３１の外周部分のうちＲ部の近傍に配置されている。同様に、各補助接合層４３２は、主接合層４３１の外周部分のうちＲ部の近傍に配置されている。その結果、基板１１０と半導体素子１２０との間において電気伝導性や放熱性が低下するのを抑制することが可能になる。ここでいう補助接合層３３２，４３２が本発明の「補助接合層」に相当する。
【００３５】
上記構成の接合層１３０，２３０，３３０，４３０のような形状を実現するために、当該接合層を形成する接合材料の加熱前後での形状を維持するための形状維持機構を基板１１０上に設けるのが好ましい。この形状維持機構の一例である形状維持機構１４０を備える半導体装置２００については、図９及び図１０が参照される。この半導体装置２００は、形状維持機構１４０を備える点についてのみ図１及び図２に示す半導体装置１００と相違している。ここでいう形状維持機構１４０が本発明の「形状維持機構」に相当する。
【００３６】
接合層１３０が形成される前の接合材料が加熱時の熱流動性によって基板１１０上の接合領域１１２から流出すると、所望の形状の接合層１３０が得られなくなる虞がある。そこで、本実施の形態の形状維持機構１４０は、接合材料が加熱時の熱流動性によって接合領域から流出するのを阻止する機能を果たす。図９及び図１０に示すように、この形状維持機構１４０は、いずれも基板１１０上に設けられた撥液部１４１及び受け溝１４２によって構成されている。
【００３７】
撥液部１４１は、円形の接合領域１１２のまわりを区画するように基板１１０上に形成された同心状の複数の環状溝を用いて構成されている。複数の環状溝は、公知のフェムト秒レーザー、概してフェムト秒単位の短時間にエネルギーを圧縮して発振を行う光レーザーを基板１１０の上面１１１に照射するレーザー加工によって形成され得る。この場合、例えば図１１に示されるように、撥液部１４１の断面には、隣接する２つの凸部の間隔Ｄ１が７００〜８００［ｎｍ］であり、凸部の高さ（凹部の深さ）Ｄ２が８００〜１０００［ｎｍ］であり、凹部の幅Ｄ３が１５０〜３００［ｎｍ］である凹凸構造が含まれている。このようなナノメートルオーダーの凹凸構造（ナノ周期構造）は、接合材料に対する濡れ性が悪く、接合材料を弾く撥液作用（所謂、「ロータス効果」）を発揮する。ナノメートルオーダーの凹凸構造を確実に形成するのに、フェムト秒レーザーが特に有効である。このため、円形の接合領域１１２から径方向外側へ流出しようとする接合材料が撥液部１４１の凹凸部分に作用すると、この凹凸部分による撥液作用によって接合材料が弾かれることとなり、接合材料が撥液部１４１を越えて濡れ広がるのを阻止することができる。この場合、接合材料が接合領域１１２から流出するのを物理的な構造によって抑制することができる。その結果、接合材料の加熱前後での形状が維持されるため、熱応力の緩和効果を高めるのに有効な接合層の所望の形状を確実に実現することができる。
【００３８】
受け溝１４３は、接合材料の塗布量のバラツキ等によって、接合領域１１２に接合材料が過剰に塗布された場合に、余剰となった接合材料を貯留する機能を果たす。その結果、接合材料が接合領域１１２から流出するのを物理的に抑制することができる。この受け溝１４３は、撥液部１４１を形成するのに使用した公知のフェムト秒レーザーを用い、撥液部１４１の場合とは異なる照射条件によって形成され得る。なお、本実施形態では、この受け溝１４３を撥液部１４１と組み合わせて形状維持機構１４０を構築したが、本発明では、撥液部１４１及び受け溝１４３の少なくとも一方を用いて形状維持機構を構築することができる。例えば、必要に応じて受け溝１４３を省略することもできる。
【００３９】
図１２に示す半導体装置３００は、上記構成の半導体装置１００が接合層の外周部分の形状に特徴を持たせたのに対して、基板１１０上の表面構造に特徴を持たせている。具体的に説明すると、この半導体装置３００は、基板１１０上の接合領域１１２に凹凸構造１５０を備えている。この凹凸構造１５０には、互いに平行に配置され且つそれぞれが長尺状に延在する複数の溝１５１が含まれている。具体的に説明すると、図１３に示すように、各溝１５１は、基板１１０上の接合領域１１２に長尺状に延在している。この溝１５１の溝断面（単に、「断面」ともいう）については、複数の溝１５１の延在方向と交差する方向についての溝断面（図１２中のＡ’−Ａ’線断面）がマイクロメートルオーダーのうねり形状（「波状」ともいう）である凹凸構造（以下、「第１の断面構造」ともいう）を採用するのが好ましい。この溝断面には、例えば隣接する２つの凸部の間隔Ｄ４がおよそ６０［μｍ］以下であり、凸部の高さ（凹部の深さ）Ｄ５がおよそ２０〜３０［μｍ］であり、規則正しい周期性を持って溝高さが変化するようなうねり形状（溝断面において溝頂部と溝底部を通る波型の線が周期的に続く形状（正弦波形））が含まれる。この場合、複数の溝１５１はいずれも基板１１０の上面１１１にフェムト秒レーザーを照射するレーザー加工によって形成され得る。マイクロメートルオーダーの凹凸構造を確実に形成するのに、フェムト秒レーザーが特に有効である。尚、上記の第１の断面構造に代えて或いは加えて、複数の溝１５１の延在方向についての溝断面（図１２中のＡ’’−Ａ’’線断面）がマイクロメートルオーダーのうねり形状（「波状」ともいう）である凹凸構造（以下、「第２の断面構造」ともいう）を採用することもできる。
【００４０】
基板１１０上に形成されたこのようなマイクロメートルオーダーの凹凸構造１５０（マイクロ周期構造）によれば、接合領域１１２が平坦面（平滑面）である構造（以下、「ベース構造」ともいう）に比べて接合層１３０に対する基板１１０の接合面積を増やすことができ、基板１１０と接合層１３０との接合強度を高めることができる。更に、ベース構造の場合に平坦面に沿って直線的に発生するせん断応力を、溝１５１のうねり形状によって複数の方向（平坦面と交差する複数の方向、例えばうねり（波）の任意の点における法線ベクトル方向）に分散させることができる。その結果、基板１１０と接合層１３０との接合界面に生じる熱応力が緩和され熱疲労寿命が向上する。なお、この半導体装置３００における接合層１３０は、平面視の形状が正方形或いは長方形のように外周部分に角部を有するものであってもよいし、或いは図２や図４に示すような外周部分に角部のない形状のものであってもよい。ここでいう凹凸構造１５０及び溝１５１がそれぞれ、本発明の「凹凸構造」及び「溝」に相当する。
【００４１】
上記の凹凸構造１５０による熱応力の分散効果は、前述のＣＡＥ解析によるシミュレーションによって確認することができる。この場合、前述の熱量印加処理と同一の処理を想定し、熱量印加処理時に接合層にて発生する熱応力をＣＡＥ解析によって算出した。その結果、図１４に示すような解析結果が得られた。図１４によれば、接合層に生じる最大応力は、ベース構造の場合が１４４［ＭＰａ］であったのに対して凹凸構造１５０の場合が１０６．９［ＭＰａ］であった。この解析結果に基づいた場合、凹凸構造１５０を採用することによって、熱応力を緩和する効果が高まることが確認された。
【００４２】
凹凸構造１５０の各溝１５１は、接合材料との接合に関与する領域（接合材料が塗布される領域）である接合領域１１２から、基板１１０上において接合材料との接合に関与しない領域（接合材が塗布されない領域）である非接合領域１１３まで連続して延在するように構成されるのが好ましい。本構成によれば、各溝１５１は、接合材料として金属ナノペーストを用いる場合に金属ナノペーストに含まれている有機溶剤を非接合領域１１３まで誘導する誘導溝としての機能を果たすことができる。特に上記の第１の断面構造の場合、各溝１５１の溝底の位置が接合領域１１２から非接合領域１１３まで概ね一定で変化しないため、有機溶剤を接合領域１１２から非接合領域１１３まで確実に誘導することが可能になる。
【００４３】
具体的に説明すると、図１５が参照されるように、基板１１０に半導体素子１２０を接合する加熱処理時に、有機溶剤ＯＳが各溝１５１の底部空間１５２に溜まり、且つこの底部空間１５２を通って非接合領域１１３まで排出される。この場合、うねり形状を形成する各溝１５１では溝底に向かうにつれて溝断面積が徐々に小さくなるため、各溝１５１の溝底に有機溶剤ＯＳを溜めるための底部空間１５２を形成させることができる。また、加熱処理によって有機溶剤ＯＳが分解されるため、接合過程で金属ナノペースト中の金属ナノ粒子ＭＮが底部空間１５２に入り込みながら焼結固化する。従って、接合強度を高める効果、所謂「アンカー効果」が得られる。また、有機溶剤ＯＳを除去する構造によって接合界面に有機溶剤ＯＳが残留しにくくなり、接合界面におけるボイド（微小な空洞や気孔）の発生比率を抑えることができる。その結果、特に基板１１０と接合層１３０との接合面積を増やすことができるため接合強度が高まり、且つ放熱特性が向上し、且つ疲労寿命が向上する。これらの効果は、以下の評価方法によって確認された。
【００４４】
（引っ張り破壊強度測定）
本発明者は、上記構成の凹凸構造１５０が接合強度を高めることを検証するべく、図１６が参照されるような引っ張り破壊強度測定を実施した。具体的に説明すると、無酸素銅からなる同寸法（縦：１０［ｍｍ］、横：２０［ｍｍ］、板厚：１．５［ｍｍ］）の２つのテストピースＴＰ１，ＴＰ２を準備し、これらのテストピースＴＰ１，ＴＰ２の重なり部分である接合領域１１２を接合材料によって接合した。これにより、２つのテストピースＴＰ１，ＴＰ２が接合層１３０を介して一体状に接合された接合体ＴＰが得られる。この接合体ＴＰでは、接合領域１１２の面積（接合面積）は１００［ｍｍ２］に設定されており、２つのテストピースＴＰ１，ＴＰ２の双方の接合領域１１２に、凹凸構造１５０（うねり形状を有する複数の溝１５１）が設けられている。
【００４５】
そして、２つのテストピースＴＰ１，ＴＰ２のそれぞれを試験機によってクランプして当該テストピースＴＰ１，ＴＰ２の延在平面に沿って互いに離間する方向（白抜き矢印で示す方向）に所定の引っ張り速度（例えば、分速１．０ミリメートル）で引っ張り、接合層１３０が破断したときの引っ張り荷重を求める。この引っ張り荷重を接合領域１１２の面積当たりの強度（以下、「接合強度」ともいう）に換算する。その結果、図１７に示すような結果が得られた。図１７によれば、接合強度は、ベース構造の場合が６．４［ＭＰａ］であったのに対して凹凸構造１５０の場合が１５．７［ＭＰａ］であった。この測定結果に基づいた場合、各溝１５１の前述のうねり形状の効果によって実際に接合強度が高まることが確認された。
【００４６】
（ボイド評価）
本発明者は、上記構成の凹凸構造１５０がボイドの発生を抑制することを検証するべく、Ｘ線及び光学顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて上記の接合体ＴＰの接合層１３０の内部検査を実施した。具体的に説明すると、図１８が参照されるように、Ｘ線による接合層１３０の内部検査については、図中の白抜き矢印で示されるように接合領域１１２を上方から撮影し、撮影結果に基づいて所定領域に含まれるボイドの数及び大きさを計測した。光学顕微鏡による接合層１３０の内部検査については、接合体ＴＰを図中のＢ−Ｂ線断面及びＣ−Ｃ線断面でカットし、このカット面に含まれるボイドの数及び大きさを計測した。その結果、図１９に示すような結果が得られた。図１９によれば、接合層１３０内にボイドが含まれている比率（ボイド率）は、平坦面であるベース構造の場合が２．３［％］であったのに対して凹凸構造１５０の場合が０．４［％］であった。この内部検査結果に基づいた場合、前述のうねり形状を採用することによって、接合強度を高めることが可能になることが確認された。これらの内部検査結果に基づいた場合、前述のうねり形状を採用することによって、ボイドの発生を抑制することが可能であることが確認された。
【００４７】
なお、上記の凹凸構造１５０では、フェムト秒レーザーによって加工された複数の直線状の複数の溝１５１が互いに平行に配置される場合について記載したが、本発明では、凹凸構造を構成する溝の形状や配置についてはこれに限定されるものではない。例えば、直線状の複数の溝が交差する構成、１又は複数の曲線状の溝を用い構成、１又は直線状の溝と１又は複数の曲線状の溝とを組み合わせた構成等を採用することもできる。
【００４８】
更に、具体例として図２０〜図２２に示す別の形態の凹凸構造を採用することもできる。例えば、図２０に示す凹凸構造２５０は、接合領域１１２の中心部から非接合領域１１３まで連続して放射状に延出する複数の溝２５１を用いて構成されている。また、図２１に示す凹凸構造３５０は、接合領域１１２の中心部から非接合領域１１３まで連続して放射螺旋状に延出する複数の溝３５１を用いて構成されている。また、図２２に示す凹凸構造４５０は、接合領域１１２の中心部のまわりに同心円状に広がるように配置された複数の溝４５１を用いて構成されている。複数の溝４５１は、接合領域１１２のみに延在する溝によって構成されてもよいし、或いは接合領域１１２のみに延在する溝と、接合領域１１２及び非接合領域１１３の双方の領域にわたって延在する溝とによって構成されてもよい。これらの凹凸構造２５０，３５０，４５０では、凹凸構造１５０と同様に、上記の第１の断面構造及び第２の断面構造のうちの少なくとも一方の断面構造を採用することができる。これらの凹凸構造２５０，３５０，４５０を採用した場合であっても、上記の凹凸構造１５０を採用する場合と同様の作用効果を得ることができる。また、一般的に接合領域１１２の中心部付近に有機溶剤が残留してボイドが形成され易いため、有機溶剤を排出する手段として放射状の溝２５１や放射螺旋状の溝３５１、また接合領域１１２及び非接合領域１１３の双方の領域にわたって延在する溝４５１を用いると、ボイドの発生比率を抑える効果がより高くなる。
【００４９】
なお、上記の半導体装置１００，２００のように接合層の外周部分の形状（Ｒ部）に特徴を持たせた構成と、上記の半導体装置３００のように基板上の表面構造（凹凸構造）に特徴を持たせた構成とを組み合わせ可能であることは勿論である。この場合、少なくとも接合層の外周部分の形状の特徴によって得られる熱応力の緩和効果と、基板上の表面構造の特徴によって得られる熱応力の緩和効果との相乗効果によって、接合界面における熱応力の緩和効果の更なる向上を図ることが可能になる。
【００５０】
ところで、低温領域から高温領域までの広範囲にわたる厳しい温度使用環境下で半導体装置１００を使用すると、接合層１３０の収縮及び膨張による繰返し応力によって熱応力（熱歪）が蓄積し易いため、接合層１３０の中心部近傍に微細な亀裂が発生し、更にこの亀裂が進展する虞がある。このような場合には、半導体素子１２０と接合層１３０との接合面積の低下によって半導体素子１２０の剥離や剥がれが発生し得る。
【００５１】
そこで、本発明者は、図１２、図２０〜図２２に示す凹凸構造に更なる改良を加えることによって、温度的に厳しい使用環境下で半導体装置１００を使用する場合であっても、所望の応力緩和効果を得ることが可能な優れた応力緩和構造を実現できることを見出した。この応力緩和構造については、図２３及び図２４が参照される。
【００５２】
図２３に示される凹凸構造５５０は上記応力緩和構造に相当するものであり、図１２に示される凹凸構造１５０の複数の溝１５１に加えて複数の接続溝１５３を備えている。この接続溝１５３が本発明の「接続溝」に相当する。各接続溝１５３は、基板１１０上の接合領域１１２において互いに隣接する溝１５１，１５１同士を当該溝と交差する方向（図２３では直交する方向）について接続するように直線状に延在し、且つその延在方向と交差する方向（溝１５１の延在方向）についての溝断面（図２３中のＤ−Ｄ線断面）が図２５に示されるようなマイクロメートルオーダーのうねり形状（図１３に示す形状と同様の正弦波形）をなす。図２３に示す例では、接続溝１５３の全てが互いに平行となるように延在しており、基板１１０の上面１１１に溝１５１と接続溝１５３とによって碁盤目状の溝パターンが形成されている。この場合、溝１５１は互いに隣接する接続溝１５３，１５３同士を接続しており、この溝１５１を接続溝１５３に対する「接続溝」ということもできる。
【００５３】
図２４に示される凹凸構造６５０は上記応力緩和構造に相当するものであり、図２０に示される凹凸構造２５０の複数の溝２５１に加えて複数の接続溝２５３を備えている。この接続溝２５３が本発明の「接続溝」に相当する。各接続溝２５３は、基板１１０上の接合領域１１２において互いに隣接する溝２５１，２５１同士を当該溝と交差する方向（図２３では円周方向）について接続するように円形状に延在する。また、複数の接続溝２５３の延在方向と交差する方向（溝２５１の延在方向）についての溝断面（図２４中のＥ−Ｅ線断面）が図２５に示されるようなマイクロメートルオーダーのうねり形状（図１３に示す形状と同様の正弦波形）をなす。図２４に示す例では、接続溝２５３の全てが接合領域１１２の中心部のまわりに同心円状に広がるように配置されており、基板１１０の上面１１１に溝２５１と接続溝２５３とによって蜘蛛の巣状の溝パターンが形成されている。この場合、溝２５１は互いに隣接する接続溝２５３，２５３同士を接続しており、この溝２５１を接続溝２５３に対する「接続溝」ということもできる。
【００５４】
上記構成の接続溝１５３，２５３によれば、温度的に厳しい使用環境下で半導体装置１００を使用する場合であっても、接合層１３０の中心部近傍に微細な亀裂が発生したり、この亀裂が進展したりするのを抑えることが可能になる。具体的に説明すると、図２６が参照されるように、使用温度条件を単位時間内で低温領域から高温領域まで変化させるような冷熱サイクルを複数回繰り返した場合、接合層１３０の中心部分から径方向外側に向かう複数の位置において円周方向に沿って空隙であるボイドＶが形成される場合がある。即ち、ボイドＶによるボイド領域が図２５中の二点鎖線で示すように同心円状に形成される場合がある。このようなボイドＶは、接合層１３０に蓄積された円周方向の熱応力によって亀裂が円周方向に進展することによって形成される。
【００５５】
そこで、本実施の形態の凹凸構造６５０では、これに対処するべく、接合層１３０における亀裂の進展方向である円周方向に各接続溝２５３が延在するように構成している（図２５参照）。この場合、接続溝２５３の溝断面には、例えば隣接する２つの凸部の間隔Ｄ４がおよそ６０［μｍ］以下であり、凸部の高さ（凹部の深さ）Ｄ５がおよそ２０〜３０［μｍ］であり、規則正しい周期性を持って溝高さが変化するようなうねり形状（溝断面において溝頂部と溝底部を通る波型の線が周期的に続く形状（正弦波形））が含まれる。これにより、接合層１３０の円周方向に作用する熱応力（円周方向につながろうとする亀裂の駆動力）を、接続溝２５３のうねり形状によって複数の方向（例えば、うねり（波）の任意の点における法線ベクトル方向）に確実に分散させることができる。その結果、冷熱サイクルを複数回繰り返しても、接合層１３０における亀裂の進展を抑制、若しくは遅らせることが可能になり、以って熱寿命が向上するという作用効果を奏する。なお、接合層１３０における亀裂の進展方向が円周方向以外である場合には、当該進展方向に合致するように接続溝２５３の延在方向を設定するのが好ましい。また、接続溝２５３の図２４中のＥ−Ｅ線の溝断面についてうねり形状が形成される形態に代えて或いは加えて、接続溝２５３の延在方向（円周方向）の溝断面について同様のうねり形状が形成される形態を採用することもできる。
【００５６】
上記の作用効果は、本発明者による冷熱サイクル試験によって実際に確認されている。この冷熱サイクル試験では、まず無酸素銅からなる同寸法（縦：１０［ｍｍ］、横：２０［ｍｍ］、板厚：１．５［ｍｍ］）の２つのテストピースを準備し、一方の評価用テストピースの上面に図２４に示される溝２５１及び接続溝２５３を設ける溝加工を施し、他方の比較用テストピースにはこのような溝加工は施さなかった。その後、各テストピースに接合層１３０を介して半導体素子が一体状に接合された接合体を作製した。これら二種類の接合体に対して所定条件の冷熱サイクルを複数回繰り返した後、各接合体における接合層の内部のボイド状態、具体的にはボイド率（空隙率）をＸ線によって計測した。また、各接合体における半導体素子の接合状態を光学顕微鏡（ＳＥＭ）によって検査した。Ｘ線による計測の結果、比較用テストピースでは冷熱サイクルを繰り返すにしたがって亀裂が進展してボイド率が初期状態の２〜５倍程度まで上昇したのに対して、評価用テストピースではボイド率は初期状態から変化することなく初期状態を維持していることが確認された。これにより、温度条件が厳しい冷熱サイクル試験おいても接合層による良好な接合状態が維持されるものと推察できる。一方で、光学顕微鏡による検査の結果、いずれのテストピースに接合された半導体素子も、半導体素子自体の割れ、亀裂、破壊等は確認されなかった。
【００５７】
また、上記構成の接続溝１５３，２５３によれば、複数の溝１５１，２５１を利用して有機溶剤を接合領域１１２から非接合領域１１３へと誘導する構造において、有機溶剤を誘導可能な方向を増やすことができる。これにより、任意の溝１５１，２５１に有機溶剤が停滞・残留した場合でも、当該有機溶剤を接続溝１５３，２５３を通じて別の溝１５１，２５１に誘導した後、この別の溝１５１，２５１を通じて非接合領域１１３へと確実に誘導することができる。例えば図２４に示される凹凸構造６５０の場合、図２７が参照されるように、任意の溝２５１における有機溶剤の誘導経路として、本来の誘導経路Ｒ１（破線矢印で示す経路）に加えて或いは代えて、接続溝２５３を通じて隣接する溝２５１へとつながる誘導経路Ｒ２，Ｒ３（実線矢印で示す経路）を利用することができる。要するに、一方向の誘導経路を分岐させることによって複数方向の誘導経路を形成することができる。この場合、有機溶剤の残留が原因となって接合層１３０の内部に発生するボイドの発生比率を抑えることが可能になる。その結果、基板１１０及び半導体素子１２０のそれぞれに対する接合層１３０の接合面積が低下して接合強度が悪化するのを抑えることができる。また、厳しい温度使用環境においても接合層１３０の中心部近傍に微細な亀裂が発生し、更にこの亀裂が進展するのを阻止することで、耐熱信頼性を向上させることができる。
【００５８】
上記構成の接続溝１５３，２５３はいずれも、溝１５１，２５１と同様にマイクロメートルオーダーのうねり形状が基板１１０の上面１１１にフェムト秒レーザーを照射するレーザー加工によって形成されるのが好ましい。このレーザー加工によれば、接続溝１５３，２５３におけるマイクロメートルオーダーのうねり形状を確実に形成することが可能になる。この場合、図２４中の凹凸構造６５０のように、複数の溝２５１や複数の接続溝２５３の中心側端部が一点に集中しないような溝構造（最も中心部寄りの溝を円形にする構造）を採用することによって、レーザー加工時にレーザー光が基板１１０上の一点に何度も照射されるのを防止することができ、その結果、基板１１０に穴開き等の不具合が発生し難くなる。
【００５９】
また、上記構成の接続溝１５３，２５３はいずれも、接合領域１１２から基板１１０上において接合材料が塗布されない非接合領域１１３まで連続して延在しているのが好ましい。これにより、接続溝１５３，２５３は、複数の溝１５１，２５１を接続する第１の機能に加えて、接合材料である金属ナノペーストに含まれている有機溶剤を接合領域１１２から非接合領域１１３まで誘導する第２の機能を果たすことができる。特に、溝１５１，２５１及び接続溝１５３，２５３の双方が接合領域１１２から非接合領域１１３まで連続して延在している場合には、これら二種類の溝の協働によって金属ナノペーストに含まれている有機溶剤を非接合領域１１３まで誘導する機能を強化することができる。
【００６０】
本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【００６１】
上記実施の形態では、接合層の外周部分の全ての角部を排除する例について記載したが、本発明では、接合層の外周部分に少なくとも１つのＲ部が設けられていれば当該Ｒ部によって熱応力の緩和効果を得ることができる。従って、必要に応じては、接合層の外周部分に例えば角部及びＲ部の双方を備える構造を採用することもできる。
【００６２】
上記実施の形態では、溝と接続溝との組み合わせによって基板上に形成された、図２３に示す碁盤目状の溝パターンや図２４に示す蜘蛛の巣状の溝パターンについて記載したが、溝パターンはこれらに限定されるものではなく、必要に応じて種々の溝パターンを採用することができる。例えば、図１２に示す複数の溝１５１と図２４に示す複数の接続溝２５３とを組み合わせた溝パターンを採用することもできる。
【００６３】
上記実施の形態では、基板上の溝及び接続溝はいずれも溝断面をマイクロメートルオーダーのうねり形状（正弦波形）にすることで凹凸構造を形成する場合について記載したが、本発明では、これらの溝や接続溝を形成する際に、溝断面がマイクロメートルオーダー以外のうねり形状である形態や、溝断面がうねり形状以外の形状、例えばうねり形状以外の波状や矩形（非正弦波形）である形態を採用することもできる。また、基板上の溝や接続溝の数や形状については、接合層の形状に応じて適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１００…半導体装置、１１０…基板、１２０…半導体素子（半導体チップ）、１３０…接合層、１３１…Ｒ部、１４０…形状維持機構、１４１…撥液部、１４３…受け溝、１５０，２５０，３５０，４５０，５５０，６５０…凹凸構造、１５１，２５１，３５１，４５１…溝、１５３，２５３…接続溝
【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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【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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