(57)【要約】【課題】焼結金属による接合処理由来の有機残渣を除去することを目的としている。【解決手段】導電膜が形成されている絶縁基板を用意し、この絶縁基板のチップ外周エリアにパターン化された膜を形成する第１工程と、第１工程を経た絶縁基板のチップエリアに、有機成分を有する金属粒子ペーストを塗布する第２工程と、第２工程を経た絶縁基板のチップエリアに、半導体チップを搭載する第３工程と、第３工程を経た絶縁基板を加熱し、絶縁基板と半導体チップを接合する第４工程と、第４工程を経た絶縁基板を、エッチング液に浸す第５工程と、を備えている半導体装置の製造方法。【選択図】図２
2015167170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電膜が形成されている絶縁基板を用意し、この絶縁基板のチップ外周エリアにパターン化された膜を形成する第１工程と、
前記第１工程を経た絶縁基板のチップエリアに、有機成分を有する金属粒子ペーストを塗布する第２工程と、
前記第２工程を経た絶縁基板のチップエリアに、半導体チップを搭載する第３工程と、
前記第３工程を経た絶縁基板を加熱し、前記絶縁基板と前記半導体チップを接合する第４工程と、
前記第４工程を経た絶縁基板を、エッチング液に浸す第５工程と、を備えている半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２工程と前記第３工程の間に、前記金属粒子ペーストが塗布されている絶縁基板を乾燥する工程を備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
チップエリアは遮蔽し、チップ外周エリアにはパターンが形成されているマスクを用いて、前記第１工程におけるパターン化された膜を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
チップエリアは空白にし、チップ外周エリアにはパターン化された膜が塗布されている転写板を用いて、前記第１工程におけるパターン化された膜を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
導電膜が形成されている絶縁基板を用意し、この絶縁基板のチップエリアに有機成分を有する金属粒子ペーストを塗布する第１工程と、
前記第１工程を経た絶縁基板のチップエリアに、半導体チップを搭載する第２工程と、
前記第２工程を経た絶縁基板のチップ外周エリアに、パターン化された膜を形成する第３工程と、
前記第３工程を経た絶縁基板を加熱し、前記絶縁基板と前記半導体チップを接合する第４工程と、
前記第４工程を経た絶縁基板を、エッチング液に浸す第５工程と、を備えている半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１工程と前記第２工程の間に、前記金属粒子ペーストが塗布されている絶縁基板を乾燥する工程を備えていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
チップエリアは遮蔽し、チップ外周エリアにはパターンが形成されているマスクを用いて、前記第３工程におけるパターン化された膜を形成することを特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
チップエリアは空白にし、チップ外周エリアにはパターン化された膜が塗布されている転写板を用いて、前記第３工程におけるパターン化された膜を形成することを特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記マスクのチップ外周エリアに形成されているパターンは、相互に交差する第１ラインと第２ラインを有し、前記第１ラインと前記第２ラインの交差部分には閉鎖部が設けられていることを特徴とする請求項３または７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記転写板のチップ外周エリアに塗布されているパターン化された膜は、相互に交差する第１ラインと第２ラインを有し、前記第１ラインと前記第２ラインの交差部分には空白
部が設けられていることを特徴とする請求項４または８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１ラインまたは前記第２ラインは、幅と間隔が等しいことを特徴とする請求項９または１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記パターン化された膜は、ニッケルからなることを特徴とする請求項１または５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記パターン化された膜は、撥水材からなることを特徴とする請求項１または５に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体チップと基板との接合に金属粒子ペーストを用いる半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップと基板との接合には半田が用いられてきた。半田を用いる接合では、接合に必要な部分以外にも半田及びフラックスが付着する。接合に関与しない部分に半田及びフラックスが付着することを防ぐために、基板に被膜を形成する技術が提案されている（例えば特許文献１、２）。その一方で、高温で動作する半導体チップの接合方法として、半田に代えて、ナノ（またはマイクロ）金属粒子ペーストを用いる焼結接合方法が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−２１５７９４号公報
【特許文献２】特開平１０−９９９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
焼結接合においては、接合時にナノ（またはマイクロ）金属粒子ペースト中に含まれていた有機成分に由来するガスが発生し、基板上に有機残渣として付着する。有機残渣に対する対策として上述した基板に被膜を形成する技術は、接合材の必用箇所以外への付着に対しては一定の効果を期待できるが、有機残渣の付着に対しては有効とは言えない。さらに、基板上には被膜が残るため、新たな対応策が必要になる。
【０００５】
基板上に残った被膜は基板の表面をプラズマ処理もしくはエッチング処理することにより取り除くことはできるが、その場合でも有機残渣を確実に除去するには至っていない。有機残渣を除去するために、基板表面をエッチング液で処理する方法でも、有機残渣のサイズが大きくなり過ぎると残渣を完全には除去できなくなる。以上のように、基板上への有機残渣の付着を防ぎ、かつ、後工程に負荷を与えない基板表面の保護処置は見当たらないのが現状である。
【０００６】
ナノ（またはマイクロ）金属粒子ペースト由来の有機残渣は、封止材と基板の密着不良、導線と基板の接合不良、有機残渣自体の導電による絶縁不良など、製品内に存在することで様々な不具合を引き起こす。本発明は以上のような課題を鑑みてなされたもので、接合時に発生する基板上の有機残渣を効率的に除去することを目指している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願に係る半導体装置の製造方法は、導電膜が形成されている絶縁基板を用意し、この絶縁基板のチップ外周エリアにパターン化された膜を形成する第１工程と、第１工程を経た絶縁基板のチップエリアに、有機成分を有する金属粒子ペーストを塗布する第２工程と、第２工程を経た絶縁基板のチップエリアに、半導体チップを搭載する第３工程と、第３工程を経た絶縁基板を加熱し、絶縁基板と半導体チップを接合する第４工程と、第４工程を経た絶縁基板を、エッチング液に浸す第５工程と、を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、焼結金属による接合処理に由来する有機残渣を除去することが可能にな
るので、有機残渣に起因する半導体装置の不具合率が減少する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態による半導体装置の概観を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１による接合フローを表す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態によるメタルマスクのパターンを表す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態による残渣付着防止材のパターンを表す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態による残渣付着防止材と有機残渣の関係を表す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態による絶縁基板の表面状態を表す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態２による接合フローを表す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態３による接合フローを表す模式図である。
【図９】本発明の実施の形態３による残渣付着防止材のパターンを表す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態４による接合フローを表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について、図を参照しながら以下に説明する。なお、各図において、同一または同様の構成部分については同じ符号を付している。各図間の図示では、対応する各構成部のサイズや縮尺はそれぞれ独立している。例えば構成の一部を変更した断面図の間で、変更されていない同一構成部分を図示する際に、同一構成部分のサイズや縮尺が異なっている場合もある。また、半導体装置の構成は、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している。
【００１１】
実施の形態１．
図１に、T-PM（トランスファーパワーモールド）と呼ばれている半導体装置１００の全体構成を示す。半導体装置１００は、半導体チップ１、ワイヤーボンド３、外部電極１４、モールド樹脂部材１５、ヒートシンク１６、ベース板２４などから構成されている。半導体チップ１にはトランジスタ１Ａ、ダイオード１Ｂ、制御素子１Ｃなどが含まれる。半導体チップ１、ワイヤーボンド３、ヒートシンク１６、ベース板２４はモールド樹脂部材１５で封止されている。パッケージタイプの半導体装置１００は、ボンディングの終わったリードフレームを金型にセットして、熱硬化性のエポキシ樹脂を流し込んで成形されている。トランジスタ１Ａには、MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）などが用いられる。半導体装置１００は外部電極１４を使って外部機器に接続される。
【００１２】
半導体チップ１は、珪素（Ｓｉ）によって形成されたものの他、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成したものも好適に使用することができる。ワイドバンドギャップ半導体としては、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム系材料またはダイヤモンドなどがある。ワイドバンドギャップ半導体を用いた場合、許容電流密度が高く、電力損失も低いため、電力用半導体チップを用いた半導体装置の小型化が可能となる。
【００１３】
本実施の形態にかかる半導体装置の製造方法を、図２に示すフロー図を用いて説明する。半導体チップ１と絶縁基板２との接合は工程（Ａ）〜工程（Ｆ）に分かれて実施される。先ず、図２の工程（Ａ）に示すように、Si３N４などのセラミック板２ｃの両面に銅電極（導電膜２ａおよび導電膜２ｂ）が形成されている絶縁基板２を用意する。導電膜２ａと導電膜２ｂはセラミック板２ｃにそれぞれ余白２ｄを残してろう付け処理されている。本実施の形態では絶縁基板２の大きさは50mm×60mm、厚さは1mmｔとしている。絶縁基板２の表面は、半導体チップ１が搭載されるチップエリア２ｔと、チップエリア２ｔを除いたチップ外周エリア２ｅに分けられている。
【００１４】
次いで、図２の工程（Ｂ）に示すように、絶縁基板２の上側の主面に形成された導電膜２ｂにメタルマスク６を置いた状態でスパッタ７を照射し、絶縁基板２にパターン化された金属薄膜を形成する。スパッタ塗布によるパターン化された金属薄膜の形成では、スパッタする金属としてNiを使うことが好ましい。メタルマスク６は、チップエリア６ｔとチップ外周エリア６ｅに分けられている（図３参照）。残渣付着防止パターン６ｐはチップ外周エリア６ｅに形成されている。残渣付着防止パターン６ｐは、メタルマスク６のチップエリア６ｔを除くエリア（チップ外周エリア６ｅ）に、有機残渣のエッチングによる除去を目的として刻まれている。絶縁基板２のチップエリア２ｔとメタルマスク６のチップエリア６ｔが重なるように、メタルマスク６を絶縁基板２に搭載する。メタルマスク６のチップエリア６ｔは絶縁基板２のチップエリア２ｔを遮蔽する。メタルマスク６のチップエリア６ｔの大きさは半導体チップと同サイズの10mm×10mmとし、ここには有機残渣のエッチングによる除去を目的としたパターンを形成しない。メタルマスク６を使用するスパッタ塗布によって、残渣付着防止材（例えばNi金属）のパターンを絶縁基板２の必要な部分に形成することができる。
【００１５】
スパッタ塗布した後、メタルマスク６を取り外すと、図２の工程（Ｃ）に示すように、残渣付着防止材（例えばNi金属）のパターン化された金属膜５がチップ外周エリア２ｅに形成された絶縁基板２を得る。残渣付着防止パターン６ｐを写し取った残渣付着防止材のパターン化された金属膜５には、有機残渣のサイズを細分化する役割がある（図４参照）。残渣付着防止材のパターン化された金属膜５の形状は、開口部（半導体チップの直下は除く）の任意の位置からパターンまでの距離が0.1mm以下、かつパターンの任意の点から開口部までの距離が0.1mm以下とする（図５参照）。絶縁基板２の印刷エリア８ｂ（またはチップエリア２ｔ）にはナノ金属粒子ペーストの膜が形成される。
【００１６】
残渣付着防止材のパターンが形成された絶縁基板２には、図２の工程（Ｄ）に示すように、ナノ金属粒子ペースト８を印刷する。半導体チップ１を接合するためのチップエリア２ｔを10mm×10mmとしているため、ナノ金属粒子ペーストの印刷エリア８ｂも、同じく10mm×10mmとする。この場合、残渣付着防止材のパターン化された金属膜５にわずかに半導体チップの接合部が重なる可能性があるが、設計上必要な接合エリアを確保できれば良い。半導体チップの接合エリアは基本的にチップサイズよりも小さく設計されている。ナノ金属粒子ペースト８の厚みは、接合後の段階で、10〜100μmとする。ナノ金属粒子ペースト８を印刷エリア８ｂに印刷した後、絶縁基板２を乾燥すると、絶縁基板２にはナノ金属印刷膜８ｃが形成されている。
【００１７】
半導体チップ１は乾燥したナノ金属印刷膜８ｃの上にマウントする。半導体チップ１に10〜50MPaの加圧を掛けながら、200〜400℃の加熱を行うことで、図２の工程（Ｅ）に示すように、焼結金属８ｄによる絶縁基板２と半導体チップ１との接合体（仕掛品）を得る。加熱時（または接合時）にはナノ（またはマイクロ）金属粒子ペースト中に含まれていた有機成分に由来する有機性のガスが発生し、このガスは基板上に有機残渣９として付着する。絶縁基板２と半導体チップ１を接合後、この接合体をエッチング液１０に浸して湿式超音波洗浄を実施する。
【００１８】
エッチング液１０は、酸、メルカプタン系エッチング液（チオール系エッチング液）などのように、Cu酸化膜及びCu膜に作用するエッチング剤を含んでいる。湿式超音波洗浄を利用するエッチング処理により、図２における工程（Ｆ）に示すように、基板上のCu酸化膜２ｏ、有機残渣９、金属膜５が除去される。細分化された有機残渣９及びパターン化された金属膜５は、銅電極（導電膜２ｂ）の表面に形成されているCu酸化膜（もしくはCu膜）２ｏがアンダーエッチングされることで、リフトオフのモードにより除去される。このような残渣付着防止材（パターン化された金属膜５）の有機残渣細分化効果により、導電膜２ｂの表面からCu酸化膜、有機残渣および金属パターンが除去された接合体が得られる。その結果、銅電極（導電膜２ｂ）の表面には有機残渣が見当たらない状態が実現する（図６参照）。
【００１９】
図３は図２の工程（Ｂ）で使用するメタルマスク６を模式的に表している。メタルマスク６は、チップエリア６ｔを除くエリアに、有機残渣のエッチングによる除去を目的とする残渣付着防止パターン６ｐが刻まれている。チップエリア６ｔの大きさは半導体チップと同サイズの10mm×10mmとしている。残渣付着防止パターン６ｐの陽部（開口部）は、相互に直交（または交差）する縦ライン６ａと横ライン６ｂからなる。縦ライン６ａは長尺開口部６ｌが断続的に接続されてなる。横ライン６ｂは短尺開口部６ｓが断続的に接続されてなる。短尺開口部６ｓの長さは長尺開口部６ｌの長さよりも短い。残渣付着防止パターン６ｐは縦ライン６ａと横ライン６ｂとの交差部分に閉鎖部６ｃを有する。横ライン６ｂの幅は、原則、縦ライン６ａの幅と同じにする。縦ライン６ａの間隔Ｘおよび幅Ｗは0.2mm以下とすることが好ましい（図５参照）。
【００２０】
図４は図２の工程（Ｅ）にて得られる、残渣付着防止材が塗布された絶縁基板２を模式的に表している。絶縁基板２（またはセラミック板２ｃ）の両面にはそれぞれ導電膜２ａと導電膜２ｂがろう付けされている。余白２ｄは絶縁基板２（またはセラミック板２ｃ）の両面に残されている。半導体チップ１は絶縁基板２の中央に形成されたチップエリア２ｔに接合されている。パターン化された金属膜５は残渣付着防止のために、基板電極（導電膜２ｂ）の、チップエリア２ｔを除くエリア（チップ外周エリア２ｅ）に形成されている。残渣付着防止材のパターン化された金属膜５は、相互に直交（または交差）する縦ライン５ａと横ライン５ｂからなる。縦ライン５ａは複数の長尺ドット５ｌが点線状に接続されてなる。横ライン５ｂは複数の短尺ドット５ｓが点線状に接続されてなる。縦ライン５ａと横ライン５ｂは、交差部分に空白部５ｃが存在するため、それぞれ、断続的に連続している。接合時に形成される有機残渣９は、残渣付着防止材のパターン化された金属膜５によってサイズが細分化されていて、その短径は、縦ライン５ａの間隔よりも短くなる。
【００２１】
図５は、残渣付着防止材と有機残渣の関係を表す拡大模式図である。残渣付着防止材（パターン化された金属膜５）の縦ライン５ａの幅Ｗおよび間隔Ｘは0.2mm以下とすることが望ましい。こうすることで、有機残渣９は残渣付着防止材の任意の位置から最大でも0.1mmとなる。これよりも大きくなると、細分化の効果が弱まり、エッチングにより除去される有機残渣と金属パターンの割合が低下する。この仕様を満足するならば、形成する金属パターンの材質、形状、塗布条件は問わない。
【００２２】
図６は、図２の工程（Ｆ）にて得られる、半導体チップ１と絶縁基板２の接合体を模式的に表している。残渣付着防止材の金属パターンはエッチングを行って除去する必要があるので、スパッタ塗布におけるニジミ等により空白部５ｃが閉じていないことが必須である。このため金属パターンの細分化の下限は0.005mm程度である。本実施の形態によれば、エッチング液１０がCu酸化膜（及びCu膜）に作用することで十分なエッチング効果が得られるため、有機残渣９及び金属パターン（金属膜５）が除去された接合体を得ることが出来る。エッチング液によるアンダーエッチングの効果により、有機残渣と金属パターンは、どちらも短径が0.2mm以下であれば、それぞれが完全に除去される。
【００２３】
エッチング液を用いた湿式超音波洗浄を実施した後、絶縁基板２とベース板２４を還元性雰囲気リフローによりはんだ接合する。この仕掛品をモジュール用ケースに取り付け、ワイヤーボンド３を結線し、モールド樹脂部材１５による封止を行うことで、半導体装置１００を作製した。エッチング洗浄の後の工程は、基板上の有機残渣もしくはその他の異物が製品の歩留を低下させる工程（例えば樹脂封止など）を含んでいるが、半導体装置１００には不具合は検出されなかった。
【００２４】
比較例として、残渣付着防止材のパターン化された金属膜５を形成せずに半導体装置を作製した結果について説明する。この方法では、エッチング剤を用いた湿式超音波洗浄を行っても除去できない有機残渣が検出され、樹脂封止後の放電試験にて不具合が確認された。以上のように、本発明によれば、ナノ金属粒子ペーストによる接合において、基板上への有機残渣の形成に起因する不具合を防ぐことができる。
【００２５】
実施の形態２．
実施の形態２にかかる半導体装置の製造方法を、図７に示すフロー図を用いて説明する。本実施の形態では、半導体チップ１と絶縁基板２との接合は工程（Ａ）〜工程（Ｇ）に分かれて実施される。先ず、図７の工程（Ａ）に示すように、Si３N４などのセラミック板２ｃの両面に銅電極（導電膜２ａおよび導電膜２ｂ）が形成されている絶縁基板２を用意する。セラミック板２ｃ（および絶縁基板２）には、導電膜２ａと導電膜２ｂがそれぞれ余白２ｄを残してろう付け処理されている。本実施の形態では絶縁基板２の大きさは50mm×60mm、厚さは1mmｔとしている。半導体チップ１は絶縁基板２のチップエリア２ｔに搭載（および接合）される。
【００２６】
次に、図７の工程（Ｂ）に示すように、絶縁基板２のチップエリア２ｔにナノ金属粒子ペースト８を印刷などの手法により塗布する。半導体チップ１を載置（および接合）するためのチップエリア２ｔを10mm×10mmとしているため、ナノ金属粒子ペースト８の印刷エリアも、同じく10mm×10mmとする。この場合、残渣付着防止材のパターン化された金属膜５にわずかに半導体チップの接合部が重なる可能性があるが、設計上必要な接合エリアを確保できれば良い。半導体チップ１の接合エリアは基本的にチップサイズよりも小さく設計されている。
【００２７】
次に、ナノ金属粒子ペースト８を印刷した絶縁基板２を乾燥する。ナノ金属粒子ペースト８が印刷された絶縁基板２を乾燥すると、絶縁基板２のチップエリア２ｔにはナノ金属印刷膜８ｃが形成される。続いて、図７の工程（Ｃ）に示すように、半導体チップ１を乾燥したナノ金属印刷膜８ｃの上にマウントする。ナノ金属印刷膜８ｃの厚みは、接合後の段階で、10〜100μmとする。
【００２８】
有機残渣は、加熱加圧接合時に形成されるため、本実施の形態では、図７の工程（Ｄ）に示すように、この段階で有機残渣を細分化するためのスパッタ７による塗布処置を行う。メタルマスク６は、チップエリア６ｔとチップ外周エリア６ｅを有する（図３参照）。残渣付着防止パターン６ｐはチップ外周エリア６ｅに形成されている。メタルマスク６のチップエリア６ｔの大きさは半導体チップと同サイズの10mm×10mmとし、ここには有機残渣のエッチングによる除去を目的としたパターンを形成しない。残渣付着防止パターン６ｐは、チップエリア６ｔを除くエリア（チップ外周エリア６ｅ）に、有機残渣のエッチングによる除去を目的として刻まれている。半導体チップ１とメタルマスク６のチップエリア６ｔが重なるように、メタルマスク６を絶縁基板２に搭載する。半導体チップ１はメタルマスク６によって全面を覆われている。メタルマスク６のチップエリア６ｔは絶縁基板２のチップエリア２ｔを遮蔽するので、メタルマスク６を使用するスパッタ塗布によって、残渣付着防止材のパターンを絶縁基板２の必要な部分に形成することができる。スパッタ塗布では、スパッタする金属としてNiを使うことが好ましい。ここでは、メタルマスク６を絶縁基板２から浮かせている。メタルマスク６をチップエリア６ｔとチップ外周エリア６ｅで別の部材にして、チップ外周エリア６ｅの部材をチップ外周エリア６ｅに当接させることもできる。
【００２９】
メタルマスク６を取り外すと、図７の工程（Ｅ）に示すように、残渣付着防止材のパターン化された金属膜５がチップ外周エリア２ｅ形成された絶縁基板を得る。この残渣付着防止材のパターン化された金属膜５には、有機残渣のサイズを細分化する役割があり、金属パターンの縦ラインの間隔および幅は0.2mm以下とすることが好ましい。これよりも大きくすると、エッチングにより除去される有機残渣と金属パターン（金属膜５）の割合が低下する。金属パターンの横ラインの幅は、原則、縦ラインの幅と同じにする。有機残渣と金属パターンは、どちらも短径が0.2mm以下であれば、それぞれが完全に除去される。
【００３０】
さらに、図７の工程（Ｆ）に示すように、半導体チップ１をナノ金属印刷膜８ｃの上にマウントした状態で、半導体チップ１と絶縁基板２とを接合する。半導体チップ１に10〜50MPaの加圧を掛けながら、200〜400℃の加熱を行うことで、焼結金属８ｄによる絶縁基板２と半導体チップ１との接合体を得る。加熱時（または接合時）にはナノ（またはマイクロ）金属粒子ペースト中に含まれている有機成分に由来するガスが発生し、このガスは基板上に有機残渣９として付着する。絶縁基板２と半導体チップ１を接合後、この接合体をエッチング液１０に浸して湿式超音波洗浄を実施する。
【００３１】
エッチング液１０はCu酸化膜及びCu膜に作用するエッチング剤（酸、ＳＨメルカプタンなど）を含んでいる。湿式超音波洗浄を利用したエッチング処理により、図７における工程（Ｇ）に示すように、基板上のCu酸化膜２ｏ、有機残渣９、金属膜５が除去される。細分化された有機残渣９及びパターン化された金属膜５は、Cu酸化膜（もしくはCu膜）２ｏがアンダーエッチングされることで、リフトオフのモードにより除去される。このような残渣付着防止材（パターン化された金属膜５）の有機残渣細分化効果により、導電膜２ｂの表面からCu酸化膜、有機残渣および金属パターンが除去された接合体が得られる。その結果、銅電極（導電膜２ｂ）の表面には有機残渣が見当たらない状態が実現する。
【００３２】
エッチング液を用いた湿式超音波洗浄を実施した後、絶縁基板２とベース板２４を還元性雰囲気リフローによりはんだ接合する。この仕掛品をモジュール用ケースに取り付け、ワイヤーボンド３を結線し、モールド樹脂部材１５による封止を行うことで、半導体装置１００を作製した。エッチング洗浄の後の工程は、基板上の有機残渣もしくはその他の異物が製品の歩留を低下させる工程（例えば樹脂封止など）を含むが、半導体装置に不具合は検出されなかった。
【００３３】
比較例として、残渣付着防止材のパターン化された金属膜５を形成せずに半導体装置を作製した結果について説明する。この方法では、エッチング剤を用いた湿式超音波洗浄を行っても除去できない有機残渣が検出され、樹脂封止後の放電試験にて不具合が確認された。以上のように、本発明によれば、ナノ金属粒子ペーストによる接合において、基板上への有機残渣の形成に起因する不具合を防ぐことができる。
【００３４】
実施の形態３．
残渣付着防止材として、スパッタによる金属塗布のほかにも、フッ素系、シリコン系などの撥水剤を印刷、スプレー、転写などで塗布しても良い。本実施の形態では、残渣付着防止材のパターンを、転写処理（もしくは印刷）により、基板上に形成する。実施の形態３にかかる半導体装置の製造方法を、図８に示すフロー図を用いて説明する。
【００３５】
先ず、図８の工程（Ａ）に示すように、Si３N４などのセラミック板２ｃの両面に銅電極（導電膜２ａおよび導電膜２ｂ）が形成されている絶縁基板２を用意する。セラミック板２ｃ（および絶縁基板２）には、導電膜２ａと導電膜２ｂがそれぞれ余白２ｄを残してろう付け処理されている。本実施の形態では絶縁基板２の大きさは50mm×60mm、厚さは1mmｔとしている。半導体チップ１は絶縁基板２のチップエリア２ｔに搭載（および接合）される。
【００３６】
図８の工程（Ｂ）に示すように、転写板２０には、チップエリア２０ｔを除くエリア（チップ外周エリア２０ｅ）に、残渣付着防止材となる撥水剤のパターン５ｐが塗布されている。このため、転写板２０のチップ外周エリア２０ｅは撥水剤が空白になっている。転写板２０のチップエリア２０ｔの大きさは、半導体チップと同サイズの10mm×10mmとし、ここには有機残渣のエッチングによる除去を目的としたパターンを形成しない。絶縁基板２のチップエリア２ｔと転写板２０のチップエリア２０ｔが重なるように、転写板２０を絶縁基板２に押圧すると、撥水剤のパターン５ｐは、絶縁基板２の上側の主面に形成された導電膜２ｂに転写される。
【００３７】
図８の工程（Ｃ）は、絶縁基板２の導電膜２ｂに塗布された撥水剤のパターン５ｐを示している。撥水剤のパターン５ｐは、チップエリア２ｔを除くエリアに、有機残渣のエッチングによる除去を目的として形成されている。転写板２０を使用する転写塗布によって、残渣付着防止材のパターンを絶縁基板２の必要な部分に形成することができる。絶縁基板２の印刷エリア８ｂにはナノ金属粒子ペーストの膜を形成する。
【００３８】
次に、図８の工程（Ｄ）に示すように、絶縁基板２のチップエリア２ｔにナノ金属粒子ペースト８を印刷などの手法により塗布する。半導体チップ１を載置（および接合）するためのチップエリア２ｔを10mm×10mmとしているため、ナノ金属粒子ペースト８の印刷エリアも、同じく10mm×10mmとする。この場合、残渣付着防止材のパターン化された金属膜５にわずかに半導体チップの接合部が重なる可能性があるが、設計上必要な接合エリアを確保できれば良い。半導体チップ１の接合エリアは基本的にチップサイズよりも小さく設計されている。
【００３９】
次に、ナノ金属粒子ペースト８を印刷した絶縁基板２を乾燥する。ナノ金属粒子ペースト８が印刷された絶縁基板２を乾燥すると、絶縁基板２のチップエリア２ｔにはナノ金属印刷膜８ｃが形成される。このあと、図８の工程（Ｅ）に示すように、湿式超音波洗浄を利用したエッチング処理により、基板上のCu酸化膜２ｏ、有機残渣９、パターン５ｐを除去する。
【００４０】
有機残渣９及びパターン５ｐは、図８の工程（Ｆ）に示すように、Cu酸化膜（もしくはCu膜）２ｏがアンダーエッチングされることで、リフトオフのモードにより除去される。このような残渣付着防止材の有機残渣細分化効果により、導電膜２ｂの表面からCu酸化膜、有機残渣および残渣付着防止材が除去された接合体が得られる。その結果、銅電極（導電膜２ｂ）の表面には有機残渣が見当たらない状態が実現する。
【００４１】
図９は、図８の工程（Ｂ）にて使用する、残渣付着防止材が塗布された転写板２０を模式的に表している。転写板２０の中央には半導体チップ１を遮蔽する凹状に窪んだチップエリア２０ｔが設けられている。撥水剤のパターン５ｐは、残渣付着防止のために、チップエリア２０ｔを除くエリア（チップ外周エリア２０ｅ）に形成されている。撥水剤のパターン５ｐは、相互に直交（または交差）する縦ライン５ａと横ライン５ｂからなる。縦ライン５ａは複数の長尺ドット５ｌが点線状に接続されてなる。横ライン５ｂは複数の短尺ドット５ｓが点線状に接続されてなる。縦ライン５ａと横ライン５ｂは、交差部分に空白部５ｃが存在するため、それぞれ、断続的に連続している。接合時に形成される有機残渣９は、パターン化された残渣付着防止材によってサイズが細分化される。
【００４２】
エッチング液を用いた湿式超音波洗浄を実施した後、絶縁基板２とベース板２４を還元性雰囲気リフローによりはんだ接合する。この仕掛品をモジュール用ケースに取り付け、ワイヤーボンド３を結線し、モールド樹脂部材１５による封止を行うことで、半導体装置１００を作製した。エッチング洗浄の後の工程は、基板上の有機残渣もしくはその他の異物が製品の歩留を低下させる工程（例えば樹脂封止など）を含むが、半導体装置に不具合は検出されなかった。
【００４３】
実施の形態４．
実施の形態４にかかる半導体装置の製造方法を、図１０に示すフロー図を用いて説明する。本実施の形態では、半導体チップ１と絶縁基板２との接合は工程（Ａ）〜工程（Ｇ）に分かれて実施される。先ず、図１０の工程（Ａ）に示すように、Si３N４などのセラミック板２ｃの両面に銅電極（導電膜２ａおよび導電膜２ｂ）が形成されている絶縁基板２を用意する。セラミック板２ｃ（および絶縁基板２）には、導電膜２ａと導電膜２ｂがそれぞれ余白２ｄを残してろう付け処理されている。本実施の形態では絶縁基板２の大きさは50mm×60mm、厚さは1mmｔとしている。半導体チップ１は絶縁基板２のチップエリア２ｔに搭載（および接合）される。
【００４４】
次に、図１０の工程（Ｂ）に示すように、絶縁基板２のチップエリア２ｔにナノ金属粒子ペースト８を印刷などの手法により塗布する。半導体チップ１を載置（および接合）するためのチップエリア２ｔを10mm×10mmとしているため、ナノ金属粒子ペースト８の印刷エリアも、同じく10mm×10mmとする。この場合、残渣付着防止材となる撥水剤のパターン５ｐにわずかに半導体チップの接合部が重なる可能性があるが、設計上必要な接合エリアを確保できれば良い。半導体チップ１の接合エリアは基本的にチップサイズよりも小さく設計されている。
【００４５】
次に、ナノ金属粒子ペースト８を印刷した絶縁基板２を乾燥する。ナノ金属粒子ペースト８が印刷された絶縁基板２を乾燥すると、絶縁基板２のチップエリア２ｔにはナノ金属印刷膜８ｃが形成される。続いて、図１０の工程（Ｃ）に示すように、半導体チップ１を乾燥したナノ金属印刷膜８ｃの上にマウントする。ナノ金属印刷膜８ｃの厚みは、接合後の段階で、10〜100μmとする。
【００４６】
有機残渣は、加熱加圧接合時に形成されるため、本実施の形態では、図１０の工程（Ｄ）に示すように、この段階で有機残渣を細分化するための転写板２０による塗布処置を行う。転写板２０は、チップエリア２０ｔとチップ外周エリア２０ｅを有する。残渣付着防止材のパターン５ｐはチップ外周エリア２０ｅに形成されている。転写板２０のチップエリア２０ｔは絶縁基板２のチップエリア２ｔを遮蔽する。転写板２０のチップエリア２０ｔの大きさは半導体チップと同サイズの10mm×10mmとし、ここには有機残渣のエッチングによる除去を目的としたパターンを形成しない。
【００４７】
このため、転写板２０のチップ外周エリア２０ｅは撥水剤が空白になっている。絶縁基板２のチップエリア２ｔと転写板２０のチップエリア２０ｔが重なるように、転写板２０を絶縁基板２に押圧すると、撥水剤のパターン５ｐは、絶縁基板２の上側の主面に形成された導電膜２ｂに転写される。図１０の工程（Ｅ）は、撥水剤のパターン５ｐが、チップ外周エリア２ｅに有機残渣のエッチングによる除去を目的として転写された状態を示している。
【００４８】
このあと、図１０の工程（Ｆ）に示すように、湿式超音波洗浄を利用したエッチング処理により、基板上のCu酸化膜２ｏ、有機残渣９、パターン５ｐを除去する。有機残渣９及びパターン５ｐは、図１０の工程（Ｇ）に示すように、Cu酸化膜（もしくはCu膜）２ｏがアンダーエッチングされることで、リフトオフのモードにより除去される。このような残渣付着防止材の有機残渣細分化効果により、導電膜２ｂの表面からCu酸化膜、有機残渣および残渣付着防止材が除去された接合体が得られる。その結果、銅電極（導電膜２ｂ）の表面には有機残渣が見当たらない状態が実現する。
【００４９】
エッチング液を用いた湿式超音波洗浄を実施した後、絶縁基板２とベース板２４を還元性雰囲気リフローによりはんだ接合する。この仕掛品をモジュール用ケースに取り付け、ワイヤーボンド３を結線し、モールド樹脂部材１５による封止を行うことで、半導体装置１００を作製した。エッチング洗浄の後の工程は、基板上の有機残渣もしくはその他の異物が製品の歩留を低下させる工程（例えば樹脂封止など）を含むが、半導体装置に不具合は検出されなかった。
【００５０】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１  半導体チップ、１Ａ  トランジスタ、１Ｂ  ダイオード、１Ｃ  制御素子、２  絶縁基板、２ａ  導電膜、２ｂ  導電膜、２ｃ  セラミック板、２ｄ  余白、２ｅ  チップ外周エリア、２ｔ  チップエリア、２ｏ  酸化膜、３  ワイヤーボンド、５  金属膜、５ａ  縦ライン、５ｂ  横ライン、５ｃ  空白部、５ｌ  長尺ドット、５ｓ  短尺ドット、５ｐ  パターン、６  メタルマスク、６ａ  縦ライン、６ｂ  横ライン、６ｃ  閉鎖部、６ｅ  チップ外周エリア、６ｔ  チップエリア、６ｐ  残渣付着防止パターン、６ｌ  長尺開口部、６ｓ  短尺開口部、７  スパッタ、８  ナノ金属粒子ペースト、８ｂ  印刷エリア、８ｃ  ナノ金属印刷膜、８ｄ  焼結金属、９  有機残渣、１０  エッチング液、１４
外部電極、１５  モールド樹脂部材、１６  ヒートシンク、２０  転写板、２０ｅ  チップ外周エリア、２０ｔ  チップエリア、２４  ベース板、１００  半導体装置、Ｗ  幅、Ｘ  間隔
【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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