(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方主面及び他方主面を有し、一方主面上に平坦な表面を有する一方電極（１１）が設けられる半導体素子（１）と、
前記一方電極の上方に設けられた外部電極（３１，５０）とを備え、前記外部電極の表面と前記一方電極の表面とが対向し、
前記一方電極の表面，前記外部電極の表面間に形成され、前記一方電極，前記外部電極間を電気的に接続する半田形成部（２１）をさらに備え、
前記一方電極及び前記外部電極が平面視重複する領域の少なくとも一部が、前記一方電極及び前記外部電極それぞれの表面における第１及び第２の半田接合領域（Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈ）として規定され、
前記外部電極は、他の領域より前記一方電極の表面側に突出した垂下部（３１ａ）を有し、前記垂下部は平面視して前記第２の半田接合領域を含み、前記第１及び第２の半田接合領域の中心位置である半田中心点（ＨＣ）に向かって、前記外部電極の表面と前記一方電極の表面との垂直距離が短くなる傾斜部（３１ｓ）を有し、
前記半田形成部は、前記一方電極の前記第１の半田接合領域から前記外部電極の前記第２の接合領域にかけて形成され、前記一方電極の表面から上方にかけて前記半田中心点の方向に湾曲した第１の湾曲形状（Ｆ１）と、前記外部電極の表面から下方にかけて前記半田中心点の方向に湾曲した第２の湾曲形状（Ｆ２）とを含む端面形状を有し、
前記外部電極の表面における前記第２の半田接合領域上に少なくとも設けられ、前記外部電極に比べ半田濡れ性が優る構成材料で形成された被覆膜（３２）をさらに備え、
前記被覆膜は前記外部電極の表面における前記垂下部上にのみに形成される、
半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置であって、
第１及び第２の半田接合領域の平面形状は矩形状を呈する、
半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置であって、
前記第１及び第２の半田接合領域の平面形状である矩形状は、角部が面取りされた面取り矩形状を呈する、
半導体装置。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置であって、
前記第１及び第２の半田接合領域は平面視完全重複する同一形状を呈する、
半導体装置。
【請求項５】
請求項３記載の半導体装置であって、
前記垂下部は前記半田中心点を含んで前記一方電極の表面からの距離が一定となる平坦な底面部（３１ｍ）を有し、
前記第２の半田接合領域の外周からの前記底面の外周への平面距離（ｒ１）と、前記面取り矩形状における角部の曲率半径（ｒ２）とを等しくしたことを特徴とする、
半導体装置。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置であって、
前記外部電極は前記底面部を含む前記垂下部において、表面から裏面を貫通する貫通穴（３１ｔ）を有する、
半導体装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記外部電極（３１）は銅を構成材料とした単体構造である、
半導体装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記外部電極（５０）は、
銅より線膨張係数が低い金属材料により構成した金属板（５１）と、
前記金属板の表面上に少なくとも形成され、銅を構成材料とした銅形成層（５２）とを含む、
半導体装置。
【請求項９】
請求項１記載の半導体装置であって、
前記被覆膜はニッケルを構成材料としたニッケル被覆膜である、
半導体装置。
【請求項１０】
請求項１記載の半導体装置であって、
前記被覆膜は金を構成材料とした金被覆膜である、
半導体装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記外部電極は前記第２の半田接合領域より外周側に位置する垂下部外周部（３１ｂ）を有し、
前記垂下部外周部は前記半田形成部の形成時に半田の形成を防止する半田形成防止構造（３３，３４）を有することを特徴とする、
半導体装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の半導体装置であって、
前記外部電極の表面側における前記垂下部外周部上に形成された半田形成防止膜（３３）をさらに備え、
前記半田形成防止膜は前記外部電極の表面を形成する材料に比べ、半田濡れ性が低い材料で構成され、前記半田形成防止構造は前記半田形成防止膜を含む、
半導体装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の半導体装置であって、
前記半田形成防止膜はソルダーレジストを構成材料とする、
半導体装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の半導体装置であって、
前記外部電極の表面側における前記垂下部外周部に形成された凹凸構造（３４）をさらに備え、
前記半田形成防止構造は前記凹凸構造を含む、
半導体装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記第１及び第２の半田接合領域は複数の第１及び第２の半田接合領域を含み、
前記垂下部は前記複数の第２の半田接合領域に対応した複数の垂下部を含み、
前記半田形成部は前記複数の第１及び第２の半田接合領域に対応した複数の半田形成部を含む、
半導体装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記半導体素子と前記半田形成部と前記外部電極の少なくとも一部とを覆って封止する樹脂（４１）をさらに備える、
半導体装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の半導体装置であって、
前記半導体素子は第１の線膨張係数を有し、
前記樹脂は前記第１の線膨張係数より高い第２の線膨張係数を有し、
前記外部電極は前記第２の線膨張係数より高い第３の線膨張係数を有する、
半導体装置。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７に記載の半導体装置であって、
前記一方電極の表面において、少なくとも前記第１の半田接合領域上に形成される半田接合用金属膜（１３）をさらに備え、
前記半田形成部は前記半田接合用金属膜を介して前記一方電極の表面上に形成される、
半導体装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の半導体装置であって、
前記半田接合用金属膜は、ニッケルを構成材料とした半田接合用ニッケル膜を含む、
半導体装置。
【請求項２０】
請求項１８または請求項１９記載の半導体装置であって、
前記半導体素子は一方主面上において、前記一方電極が形成されていない領域に少なくとも形成される保護膜（１４）をさらに有する、
半導体装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の半導体装置であって、
前記保護膜は厚みが２〜２０μｍのポリイミド膜である、
半導体装置。
【請求項２２】
請求項１から請求項２１のうち、いずれか１項に記載の半導体装置であって、
前記半導体素子は炭化珪素を構成材料とした半導体素子である、
半導体装置。
【請求項２３】
請求項１から請求項２２のうち、いずれか１項の記載の半導体装置であって、
前記一方電極はアルミを９５％以上含む材料から構成される、
半導体装置。
【請求項２４】
請求項１６から請求項２１のうちいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記樹脂を形成する工程として、
仮固定された前記半導体素子、前記半田形成部及び前記外部電極に対し、液状樹脂を吐出して加熱硬化させることにより、前記半導体素子と前記半田形成部と前記外部電極の少なくとも一部とを覆って前記樹脂を形成するステップを有する、
半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
請求項２０または請求項２１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記保護膜及び前記半田接合用金属膜を形成する工程として、
(a) 前記半導体素子の一方主面上において前記一方電極が形成されていない領域から、前記一方電極の表面における前記第１の半田接合領域の外縁領域にかけて前記保護膜を形成するステップと、
(b) 前記保護膜をマスクとして湿式メッキ法を用いて、前記一方電極の表面における前記第１の半田接合領域上に前記半田接合用金属膜を形成するステップとを含む、
半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
請求項１から請求項２３のうち、いずれか１項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半田形成部を形成する工程として、
還元雰囲気中において、前記一方電極の表面と前記外部電極の表面との間に配置された、固相あるいはペースト状の半田材を溶融することにより、前記半田形成部を得るステップを含む、
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、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolor Transistor）、ＭＯＳＦＥＴ、あるいはダイオードなどの半導体素子を用いた半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力用の半導体素子を用いた半導体装置において、半導体素子に設けられる素子側電極と外部電極との電気的接続を半田接合材を介挿して行った半導体装置がある。このような半田接合を行う半導体装置では、半田接合材によって素子側電極の一部に応力が集中することにより、素子側電極と外部電極との電気的接続が良好に行えないという技術課題が存在する。【０００３】
上述した技術課題を解決するための技術的工夫を図った半導体装置として、例えば、特許文献１で開示された半導体装置がある。【０００４】
この半導体装置は、素子側電極である表面電極上にメッキ電極を形成し、メッキ電極と外部電極との間に半田接合材を設けて、表面電極，外部電極間の電気的接続を図る際、メッキ電極の外縁部に応力が集中してメッキ電極が剥離することを抑制すべく、メッキ電極の平面形状を外部電極より広くし、外部電極の側面からメッキ電極端の側面にかけて、半田接合材の端面の断面形状に傾きを持たせた端面傾き形状を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４４０４５号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で開示された半導体装置は、上記端面傾き形状を設けるために、外部電極よりも広い面積でメッキ電極を形成する必要性から、外部電極の接合面積が、メッキ電極、すなわち、半導体素子の表面電極における半田接合面積より必ず小さくなってしまう結果、外部電極，表面電極間の電流密度向上に限界が生じてしまう問題点があった。【０００７】
また、半導体素子としてＳｉＣ半導体素子等、高温対応半導体素子は大面積化が難しいという、別の課題を有しているため、この別の課題が、上記問題点の解消をより困難にしてしまうことになる。【０００８】
一般に電力用のパワー半導体モジュールと呼ばれる半導体装置では、半導体素子から発熱があり、パワー半導体モジュールの内部に温度サイクルが発生し、電流が流れる部分に大きな熱ストレスが加わる。特に、上述した高温対応半導体素子では、電流密度や使用温度範囲が高くなるため、より大きなストレスが加わることとなる。【０００９】
さらに、半導体素子の大面積化も難しい。このため、特許文献１に開示された半導体装置のように、外部電極側の接合面積を必然的に半導体素子の表面電極より小さく設計することが要求される半導体装置では、外部電極側で接合面積が小さくなり電流密度が高くなるため半田クラック等に対する許容度も少なくなる。【００１０】
加えて、特許文献１で開示された半導体装置は、外部電極側における半田に発生する応力を緩和する構造が採用されていないため半田クラックを誘導しやすいという問題点があるため、良好な通電性を確保するための高電流密度と装置の高信頼性とを両立できていないという問題点があった。【００１１】
本発明では、上記のような問題点を解決し、外部電極との通電性の向上と装置の高信頼性とを共に実現した半田接合構造の半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る請求項１記載の本願発明の半導体装置は、一方主面及び他方主面を有し、一方主面上に平坦な表面を有する一方電極が設けられる半導体素子と、前記一方電極の上方に設けられた外部電極とを備え、前記外部電極の表面と前記一方電極の表面とが対向し、前記一方電極の表面，前記外部電極の表面間に形成され、前記一方電極，前記外部電極間を電気的に接続する半田形成部をさらに備え、前記一方電極及び前記外部電極が平面視重複する領域の少なくとも一部が、前記一方電極及び前記外部電極それぞれの表面における第１及び第２の半田接合領域として規定され、前記外部電極は、他の領域より前記一方電極の表面側に突出した垂下部を有し、前記垂下部は平面視して前記第２の半田接合領域を含み、前記第１及び第２の半田接合領域の中心位置である半田中心点に向かって、前記外部電極の表面と前記一方電極の表面との垂直距離が短くなる傾斜部を有し、前記半田形成部は、前記一方電極の前記第１の半田接合領域から前記外部電極の前記第２の接合領域にかけて形成され、前記一方電極の表面から上方にかけて前記半田中心点の方向に湾曲した第１の湾曲形状と、前記外部電極の表面から下方にかけて前記半田中心点の方向に湾曲した第２の湾曲形状とを含む端面形状を有し、前記外部電極の表面における前記第２の半田接合領域上に少なくとも設けられ、前記外部電極に比べ半田濡れ性が優る構成材料で形成された被覆膜をさらに備え、前記被覆膜は前記外部電極の表面における前記垂下部上にのみに形成される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の本願発明の半導体装置における半田形成部は、一方電極の表面からの第１の湾曲形状と外部電極の表面からの第２の湾曲形状とを含む端面形状を有するため、一方電極及び他方電極の第１及び第２の半田接合領域それぞれに発生する応力の低減を図ることにより、半田形成部の信頼性の向上を図ることができる。【００１４】
また、請求項１記載の本願発明は、半田形成部が第１及び第２の湾曲形状を含む端面形状を有する態様で、一方電極及び外部電極が平面視重複する領域を全て第１及び第２の半田接合領域に設定することができるため、第１及び第２の半田接合領域の面積の拡大を図ることにより、一方電極及び外部電極間の通電能力の向上を図ることができる。【００１５】
この発明の目的、特徴、局面、及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１である半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】図１の半導体装置における着目領域を拡大した要部の断面図である。
【図３】実施の形態１の上面構造を模式的に示した説明図である。
【図４】実施の形態２の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図５】実施の形態３の半導体装置の特徴部の構造を示す説明図である。
【図６】実施の形態４における第１の態様の半導体装置の特徴部の構造を示す説明図である。
【図７】実施の形態４における第２の態様の半導体装置の特徴部の構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜実施の形態１＞
（構成）
図１は、この発明の実施の形態１である半導体装置の構造を示す断面図である。図２は、図１で示した半導体装置における着目領域Ｃ１１を拡大した要部の断面図である。図３は実施の形態１の上面構造を模式的に示した説明図である。なお、図３のＡ−Ａ断面が図１で示す構造に対応している。また、図１〜図３にはＸＹＺ直交座標系を示している。
【００１８】
これらの図に示すように、縦型のＩＧＢＴ等の半導体素子１は表面及び裏面（一方主面及び他方主面）を有し、表面上に平坦な表面を有する表面電極１１（一方電極）が設けられる。
【００１９】
そして、表面電極１１の上方に、互いの表面が対向する態様で設けられた外部電極３１が設けられる。なお、本明細書では、説明の都合上、表面電極１１，外部電極３１間で互いに対向する面を表面とする。すなわち、表面電極１１において＋Ｚ方向側の面を表面、外部電極３１において−Ｚ方向側の面を表面として説明する。
【００２０】
そして、半導体素子上半田２１（半田形成部）が、表面電極１１の表面，外部電極３１の表面間に形成されることにより、表面電極１１，外部電極３１間を電気的に接続する。
【００２１】
表面電極１１と外部電極３１とが平面視重複する全部及び大部分の領域が、表面電極１１及び外部電極３１の表面における半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈ（第１及び第２の半田接合領域）として規定される。実施の形態１では、図１及び図３に示すように、半田接合領域Ｒ１１ｈ及び半田接合領域Ｒ３１ｈが平面視して完全一致している態様を示している。
【００２２】
外部電極３１は他の領域より表面電極１１の表面側（−Ｚ側）に突出した垂下部３１ａを有している。垂下部３１ａの平面形状を半田接合領域Ｒ３１ｈと一致させても良い。
【００２３】
この垂下部３１ａは、半田接合領域Ｒ３１ｈを含む領域に設けられ、半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈの中心位置である半田中心点ＨＣ（図３参照）の方向に向かって、外部電極３１の表面と表面電極１１の表面との垂直距離ＤＡが短くなる傾斜部３１ｓを有している。例えば、図２に示すように、半田中心点ＨＣの方向である＋Ｘ方向側に位置する垂直距離ＤＡ１は、相対的に−Ｘ方向側に位置する垂直距離ＤＡ２より短くなる。なお、半田中心点ＨＣを含む垂下部３１ａの底面部３１ｍは垂直距離ＤＡが一定の平坦構造を呈している。
【００２４】
半導体素子上半田２１は、表面電極１１の半田接合領域Ｒ１１ｈから外部電極３１の半田接合領域Ｒ３１ｈにかけて形成される。正確には、表面電極１１上の半田接合領域Ｒ１１ｈに半田接合用金属膜１３が形成され、この半田接合用金属膜１３上に形成された半導体素子上半田２１を介して、表面電極１１，外部電極３１との電気的接続が行われている。
【００２５】
半導体素子上半田２１は、図２に示すように、表面電極１１の表面から上方（＋Ｚ方向）にかけて半田中心点ＨＣの方向（図２では＋Ｘ方向）に湾曲したフィレットＦ１（第１の湾曲形状）と、外部電極３１の表面から下方（−Ｚ方向）にかけて半田中心点ＨＣの方向に湾曲したフィレットＦ２（第２の湾曲形状）とを含む端面形状を有している。以下、図２で示したフィレットＦ１及びＦ２を有する垂下部３１ａの端面形状を「上下フィレット構造」と呼ぶ場合がある。
【００２６】
このように、半導体素子１は、半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈにおいて、半導体素子上半田２１を介して表面電極１１，外部電極３１間が半田接合されることにより、表面電極１１，外部電極３１間の電気的接続が行われる。
【００２７】
互いに同一の半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈの平面形状として、少なくとも１つ以上の平面視矩形状が考えられる。例えば、図３に示すように、角部が曲率半径ｒ２で丸められた平面視矩形状の２つの半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈが設けられる構造を採用しても良い。また、図３で示す構造では、垂下部３１ａの底面部３１ｍも平面視矩形状で形成され、底面部３１ｍの外周と半田接合領域Ｒ１１ｈ（Ｒ３１ｈ）の外周との平面距離ｒ１が設定されている。図３で示す構造では、垂下部３１ａも２つの半田接合領域Ｒ３１ｈに対応して２つ設けられ、半導体素子上半田２１も半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈに対応して２つ設けられることになる。
【００２８】
このように、複数の半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈに対応した複数の半導体素子上半田２１を設けることによって表面電極１１及び外部電極３１間の電気的に接続を図ることにより、例えば、ゲート配線形成領域等の半田形成を望まない表面電極１１上の領域を避けることができ、表面電極１１及び外部電極３１間のフレキシブルな電気的接続が可能となる効果を奏する。
【００２９】
図３に示すように、半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈを平面視矩形状に形成するのは、半導体素子１が一般的にウエハを矩形状（長方形）に切りだして得られるのが一般的であり、半田接合領域Ｒ１１ｈの形状も半導体素子１と同様に矩形状に形成することで、半導体素子１の終端部から一定の距離を確保しつつ、かつ、最大の接合面積を得ることができるためである。
【００３０】
また、図３に示すように、半田接合領域Ｒ１１ｈの角部は曲率半径ｒ２で面取りされていることが望ましい。これは、半導体素子上半田２１が角部へ濡れ広がるときに直角であると半田の表面張力により角度の急な形状には濡れ広がり難いため、曲状に面取りし角部の角度を緩やかにすることで、半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈの全域へ確実に半田を濡れ広げることができるためである。
【００３１】
前述したように、半田接合領域Ｒ１１ｈ及び半田接合領域Ｒ３１ｈは互いに平面視同一形状で形成されているため、半田接合領域Ｒ３１ｈ及び半田接合領域Ｒ１１ｈそれぞれにおいて、半導体素子上半田２１と接合する半田濡れ角（半田なす角）が等しくなり、双方に共通した半田フィレット形状（フィレットＦ２及びＦ１）を形成することができる。
【００３２】
前述したように、外部電極３１の垂下部３１ａは、平坦な底面部３１ｍを有する。半導体装置１０１を上面視したとき、底面部３１ｍの各辺は、半田接合領域Ｒ３１ｈの外周における対応する辺から、一定の平面距離ｒ１をもって内側に位置する。前述した通り、半田接合領域Ｒ３１ｈと半田接合領域Ｒ１１ｈとの平面形状は等しく、矩形状の角部は曲率半径ｒ２で曲状に面取りされているため、半田接合領域Ｒ３１ｈも外周が同一の曲率半径ｒ２で面取りされている。
【００３３】
この際、曲率半径ｒ２＝平面距離ｒ１とすることにより、垂下部３１ａの半田接合領域Ｒ３１ｈは編曲点となる角部においてもなだらかな稜線を形成することができ、かつ、稜線を矩形状の角部以外に形成できる結果、半導体素子上半田２１から発生する応力の集中を回避できる。なお、稜線とは垂下部３１ａの半田接合領域Ｒ３１ｈと底面部３１ｍとの間の稜線を意味する。
【００３４】
例えば、半田接合領域Ｒ１１ｈの平面座標に対する変数を前述の垂直距離ＤＡとし、半田接合領域Ｒ１１ｈの面積と垂直距離ＤＡとを乗算して得られる体積を仮想体積Ｖ２としたとき、半導体素子上半田２１の実際の半田体積Ｖ１は、「仮想体積Ｖ２＞半田体積Ｖ１」を満足する。これは、「Ｖ２＞Ｖ１」とすることにより、半導体素子上半田２１は上述した上下フィレット構造を有する端面形状を形成することができるためである。
【００３５】
また、図１及び図３に示すように、外部電極３１の垂下部３１ａの底面部３１ｍには、半田中心点ＨＣを中心として外部電極３１をＺ方向に沿って貫通する貫通穴３１ｔを設けることが望ましい。
【００３６】
半導体装置１０１の外部電極３１に貫通穴３１ｔを設けることにより、半導体素子上半田２１の形成時に余剰な半田が貫通穴３１ｔへ流れ込むことで余剰半田を吸収し、半導体素子上半田２１が多めに振れたときも、半導体素子上半田２１の側面に上下フィレット構造を確実に形成することができる。
【００３７】
このように、半導体素子上半田２１の端面形状として上下フィレット構造を設けることにより、半導体素子上半田２１と外部電極３１の傾斜部３１ｓとの端部における半田形成の際の断面角度及び半導体素子上半田２１と半田接合用金属膜１３との端部における半田形成の際の断面角度である２つの半田なす角（半田濡れ角）を共に９０度以下に抑えることができる。
【００３８】
すなわち、図２に示すように、外部電極３１側の半田なす角θＨ１及び表面電極１１側の半田なす角θＨ２を共に９０度以下に抑えることができる。なお、半田なす角は、小さい方が半田応力を低くすることができるため望ましく、例えば、６０度以下では半田応力が半減する実例がある。
【００３９】
ＩＧＢＴ等の半導体素子１は、例えば、表面及び裏面（一方主面及び他方主面）上に、表面電極１１及び裏面電極１２を有している。裏面電極１２は半導体素子下半田２２を介して基板電極３８と電気的に接続されつつ接合される。
【００４０】
表面電極１１は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）を９５％以上含む材料からなる金属膜であることが望ましい。Ａｌを９５％以上含む材料を半導体素子１の表面電極１１として採用する理由は、Ｓｉ基板やＳｉＣ（炭化珪素）基板など、各種基板を用いた半導体素子１の電極として、よく知られた既存の方法で容易に形成・加工でき、また表面電極１１と共通の製造プロセスにて制御端子用の電極（後述する部分表面電極１１ｇ）を形成すること一般的であるが、この制御端子用の電極に対して金属ワイヤーを接合（ワイヤーボンド）する際にも、接続信頼性の優れた接合を確保できるためである。
【００４１】
Ａｌを９５％以上含む材料である表面電極１１の表面上に、例えば、ＳｎＡｇＣｕ系のＰｂフリー半田を接合することが困難なため、表面電極１１の上に半田接合用金属膜１３を形成することにより半田との接合性・半田濡れ性を確保している。なお、「半田濡れ性」とは、半田の接合対象との半田づけ難易度を示すなじみやすさ等の半田の特性を意味する。
【００４２】
半田接合用金属膜１３として、例えば、主としてＮｉ（ニッケル）からなる金属膜（半田接合用ニッケル膜）を含み、さらにその上に酸化防止のためのＡｕ（金）からなる金属膜が形成された、積層金属膜で構成することが考えられる。半田接合用金属膜１３用の主たる金属膜としてＮｉを採用する理由は、半田と容易に金属間化合物を形成し、良好で安定な半田接合を得ることができるためである。
【００４３】
このように、半導体素子上半田２１との接合性の優れた構成材料であるＮｉを用いた半田接合用ニッケル膜を含む半田接合用金属膜１３を表面電極１１の半田接合領域Ｒ１１ｈ上に形成することにより、半田接合領域Ｒ１１ｈにおける半田濡れ性の向上を図ることができる。
【００４４】
なお、半田接合用金属膜１３を構成するＮｉ及びＡｕは、例えば、スパッタなどに代表される気相堆積法や、Ｐ（燐）を含有する無電解メッキ法を含む湿式メッキ法にて、形成することができる。気相体積法にて半田接合用金属膜１３を形成する方法として、例えば、メタルマスク越しに金属膜をスパッタするマスクスパッタ法や、半田接合領域Ｒ１１ｈ以外をフォトレジストで覆ったあと金属膜をスパッタ処理し、高圧で有機溶剤を吹き付けることでフォトレジストごと半田接合領域Ｒ１１ｈ以外の金属膜を除去するＪＥＴリフトオフ法が、挙げられる。湿式メッキにて半田接合用金属膜１３を形成する方法として、例えば、半田接合領域Ｒ１１ｈの表面電極１１を露出し、それ以外の部分を被覆膜で覆い、ジンケート法を用いた湿式メッキ法にて半田接合用金属膜１３を成長させることで、半田接合領域Ｒ１１ｈに選択的に半田接合用金属膜１３を形成する方法が挙げられる。特に、半導体素子１及び周辺材料が高温に晒される半導体装置では、半田接合用金属膜１３が半導体素子上半田２１中へ拡散しその厚みが徐々に減少し接合信頼性が劣化するため、半田接合用金属膜１３は厚い方が望ましいが、湿式メッキ法で半田接合用金属膜１３を形成する場合は、メッキ液への浸漬時間を延長することで、容易に厚い金属膜を形成することができる。
【００４５】
外部電極３１は、例えば、Ｃｕ（銅）からなる金属板で形成される。外部電極３１にＣｕを用いる理由は、打ち抜き等の加工で任意の形状に容易に加工でき、また、半田と容易に接合することができ、かつ、高い通電能力を実現することができるため、外部電極３１として適しているからである。垂下部３１ａは、例えば、打ち抜き加工後の板状の外部電極構造に垂下部に対応した押し金型を用いることで形成することができる。他に、例えば、垂下部３１ａに対応した金属板を平坦な外部電極主要部に半田付けやろう付けなどで接合することで、外部電極３１を形成することができる。
【００４６】
外部電極３１をＣｕの単体構造で形成した場合、半導体素子上半田２１と比較的容易に接合でき、通電能力の高い外部電極３１を比較的容易な加工処理によって得ることができる。
【００４７】
図１に示すように、基板電極３８上には外部電極３１とは別の外部電極３５が設けられ、半田接合領域Ｒ１１ｈ以外の部分表面電極１１ｇは半田接合用金属膜１３及び制御配線３７を介して制御電極３６に電気的に接続される。なお、部分表面電極１１ｇはＩＧＢＴのゲート電極等として機能し、通常は、半田接合領域Ｒ１１ｈに形成される表面電極１１と電気的に独立して形成される。
【００４８】
このように、半導体装置１０１は、複数の外部電極３１及び外部電極３５並びに制御電極３６が取り付けられたモジュールの形で製品が完成する。
【００４９】
そして、図１に示すように、例えば、半導体素子１（表面電極１１（１１ｇ）、裏面電極１２、及び半田接合用金属膜１３を含む）と半導体素子上半田２１と半導体素子下半田２２と外部電極３１、外部電極３５及び制御電極３６の少なくとも一部とは、樹脂４１によって封止される。樹脂４１によって封止することで、半導体素子１及び周辺の接合構造が、外部からの異物や湿気により破損、汚染、ショートされることを防止することができるため、信頼性が向上するだけでなく、半導体装置１０１の取り扱いが容易になり歩留まりも向上する。加えて、半導体装置１０１を通電したとき、外部電極３１が発熱により膨脹することを抑制することもでき、外部電極３１の半田接合領域Ｒ３１ｈの信頼性を向上することができる。
【００５０】
このように、樹脂４１によって半導体素子１と半導体素子上半田２１と外部電極３１の少なくとも一部とを封止することにより、樹脂形成後の半導体装置１０１の取り扱いが容易になり歩留まりが向上するとともに、半導体素子１への吸着や異物付着を抑制することにより信頼性の向上を図ることができる。
【００５１】
また、樹脂４１、半導体素子１、外部電極３１の線膨脹係数を、それぞれα４、α１、α３としたとき、その関係をα１（第１の線膨張係数）＜α４（第２の線膨張係数）＜α３（第３の線膨張係数）とすることで、外部電極３１と樹脂４１とが剥離することを抑制しながら、半導体素子１に樹脂応力が発生することも抑制することができるため、信頼性を向上することができる。
【００５２】
樹脂４１を形成する方法として、金型を用い高圧で樹脂４１を封入するトランスファモールド法や、より安価な、樹脂４１を樹脂盛りで形成するポッティング法が、挙げられる。実施の形態１の半導体装置１０１では、隙間が狭くなりやすい外部電極３１と半導体素子１間の半導体素子上半田２１に上下フィレット構造が形成されるため、細部にも樹脂が封入されやすく、安価なポッティング法を用いることに適している。
【００５３】
具体的には、仮固定された半導体素子１、半導体素子上半田２１及び外部電極３１等の樹脂形成対象領域に液状樹脂を吐出して加熱硬化させるポッティング法を用いて樹脂形成処理を実行することにより、半導体素子１と半導体素子上半田２１と外部電極３５の少なくとも一部とを覆うように樹脂４１を形成する。
【００５４】
このように、樹脂４１を形成する工程として比較的安価に行えるポッティング法を用いた樹脂形成処理を実行して半導体装置１０１を製造することにより、半導体素子１と外部電極３１との間に未充填箇所を生じさせることなく、樹脂４１により半導体素子１、半導体素子上半田２１及び外部電極３５等を封止することができる。
【００５５】
半導体素子１に形成されるガードリング等の耐圧保持領域上には、表面電極１１ではなく保護膜１４が形成されている。保護膜１４により、冷熱サイクルなどで発生する樹脂４１からの応力を緩和することができ、ガードリングなどの耐圧保持領域が、応力により破壊されることを防止することができる。
【００５６】
保護膜１４は、例えば、ポリイミドからなる絶縁膜（ポリイミド膜）で、厚みが２〜２０μｍ程度である。ポリイミド膜は、感光性のポリイミドを用いて、リソグラフィー法で形成する場合や、非感光性のポリイミドを用いて、さらに感光性レジストを併用しこれをリソグラフィー法で所望の形状に加工し、加工後のレジストを用いてポリイミドを加工するという比較的簡単な製造プロセスで、耐圧保持領域を覆う形状の保護膜１４を形成することができる。さらに、ポリイミド膜である保護膜１４によって、半導体素子上半田２１及び樹脂４１を形成する処理を含む半導体素子１を実装時における熱処理に耐えることができる。
【００５７】
例えば、前述の湿式メッキ法で半田接合用金属膜１３を形成するときの被覆膜として、前述の保護膜１４を用いることができる。
【００５８】
すなわち、実施の形態１の半導体装置１０１の製造方法において、保護膜１４及び半田接合用金属膜１３を形成する以下のステップ(a) ，(b) を実行することができる。
【００５９】
ステップ(a)：半導体素子１表面上において表面電極１１が形成されていない耐圧保持領域を含む領域から、表面電極１１の表面における半田接合領域Ｒ１１ｈの外縁部にかけて保護膜１４を形成する（図１参照）。その結果、保護膜１４は耐圧保持領域だけでなく、半田接合領域Ｒ１１ｈ以外の表面電極１１を覆うべく、耐圧保持領域から必要なだけ延展した形状を有する。
【００６０】
ステップ(b)：保護膜１４をマスクとして湿式メッキ法を用いて、表面電極１１の表面における半田接合領域Ｒ１１ｈ上に半田接合用金属膜１３を形成する。
【００６１】
上述したステップ(a) ，(b) を含む半導体装置１０１の製造方法を実行することにより、保護膜１４を半田接合用金属膜１３形成用のマスクとして使用することで、湿式メッキ法を用いた場合にも、追加工程なくマスクとなる保護膜１４を形成することができ、半導体装置１０１の製造コストを削減することができる。
【００６２】
このように、半導体素子１の表面上において表面電極１１が形成されていない領域を含んで選択的に保護膜１４を設けることにより、樹脂４１の形成工程以前の半導体素子１の扱いが容易になり歩留まりが向上すると同時に、樹脂４１からの応力を受け半導体素子１におけるガードリング等の耐圧保持領域が破壊されることを抑制し信頼性が向上する。
【００６３】
半導体素子１と外部電極３１とを、半導体素子上半田２１を用いて半田接合する方法として、例えば、溶融した半田を前述の貫通穴３１ｔから流し込むことで半田接合する溶融半田滴下法や、固相やペースト状の半田を半田接合領域Ｒ１１ｈ上に設置しリフローすることで半田接合するリフロー法が挙げられる。
【００６４】
リフロー法は、還元雰囲気中において、表面電極１１の表面と外部電極３１の表面との間に配置された固相あるいはペースト状の半田材を溶融することにより、半導体素子上半田２１を得る方法である。
【００６５】
実施の形態１の半導体装置１０１において、半導体素子上半田２１の体積を安定させる必要があるため、固相やペースト状の半田を用いて半田量が制御しやすい上述したリフロー法が適している。
【００６６】
外部電極３１や半導体素子上半田２１の表面が酸化し酸化膜が形成されている場合、半田濡れ性が低下し、半田濡れ不良が発生する。したがって、実施の形態１の半導体装置１０１において、外部電極３１の垂下部３１ａへ半導体素子上半田２１が濡れ広がることが重要であるため、上述したリフロー法により、還元雰囲気で前述の酸化膜を除去して半田濡れ性が良い状況で垂下部３１ａの半田接合領域Ｒ３１ｈに半田を進展させることにより上下フィレット構造を有する半導体素子上半田２１を精度良く得ることができる。
【００６７】
また、半導体素子上半田２１用の半田材を溶融して外部電極３１と半導体素子１とを接合する最中に、溶融した半田内部に気泡が発生したときも、垂下部３１ａの存在により、気泡が半田の外側へ排出されやすいため、実装後の半田ボイドを低減することができる。
【００６８】
（動作・作用・効果）
実施の形態１における半導体装置１０１によれば、装置の動作時などに発生する冷熱サイクルにおいて、半導体素子上半田２１の組織が疲労変形を起こし、特に半導体素子上半田２１の端部により発生する応力を、半導体素子上半田２１に設けた上下フィレット構造によって低減することができる。
【００６９】
上下フィレット構造は、半導体素子１側のフィレットＦ１だけでなく、外部電極３１側にもフィレットＦ２を形成した構造であるため、半導体素子１側及び外部電極３１側双方の半田応力を同時に軽減し、信頼性の高い接合構造を得ると同時に、外部電極３１側の半田接合領域Ｒ３１ｈの面積を半導体素子１の半田接合領域Ｒ１１ｈと、同等程度まで拡大することができるため、通電性能も維持することができる。使用温度範囲がより高温で、チップの大面積化が難しい、例えば、ＳｉＣなどの化合物半導体を用いた半導体装置においては、実施の形態１の半導体装置１０１によって得られる効果は特に有効となる。
【００７０】
すなわち、ＳｉＣ（炭化珪素）を構成材料とした半導体素子１は高温に対応しており、より厳しい温度条件で使用される可能性があるが、半導体素子上半田２１の信頼性の向上を図っているため、半導体素子１が高温となり、表面電極１１及び外部電極３１が高温状態になっても装置は安定して動作することができる。
【００７１】
外部電極３１に形成された垂下部３１ａ表面に、半導体素子上半田２１が塗れ上がることにより、半導体素子上半田２１の端部形状は半田中心点ＨＣが形成される内側に凹んだ形状である上下フィレット構造を呈するため、半導体素子１側、外部電極３１側、双方にフィレットＦ１及びＦ２を形成することができる。垂下部３１ａは、半導体素子１の半田中心点ＨＣから外側にかけて、徐々に半導体素子１の半田接合用金属膜１３との垂直距離ＤＡが開く構造になっているので、半導体素子１の終端部と外部電極３１の絶縁距離を確保しつつ、実効的な半導体素子上半田２１の厚みを抑えることができるので、半田から発生する応力を低減することができる。
【００７２】
このように、実施の形態１の半導体装置１０１における半導体素子上半田２１（半田形成部）は、表面電極１１（一方電極）の表面からのフィレットＦ１（第１の湾曲形状）と外部電極３１の表面からのフィレットＦ２（第２の湾曲形状）とを含む端面形状を有する。その結果、表面電極１１及び外部電極３１の半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈそれぞれに発生する応力の低減を図ることができるため、半導体素子上半田２１の信頼性の向上を図ることができる。
【００７３】
また、半導体装置１０１の半導体素子上半田２１がフィレットＦ１及びフィレットＦ２を有する上下フィレット構造を有する態様で、表面電極１１及び外部電極３１が平面視重複する領域を全て半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈに設定することができるため、半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈの面積の拡大を図ることにより、表面電極１１，外部電極３１間の通電能力の向上を図ることができる。
【００７４】
その結果、長期使用が可能になるとともに、歩留まりの向上を図った半導体装置１０１を得ることができる。
【００７５】
加えて、半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈは、平面形状が矩形状となる傾向が高い半導体素子１と相似関係になり得る平面形状である矩形状を呈することにより、設計段階で効率的に半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈの形成面積の拡大を図ることができる。
【００７６】
さらに、半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈは角部が面取りされた面取り矩形状となる平面形状を呈することにより、半導体素子上半田２１における半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈの応力集中を緩和するとともに、角部への半田濡れ広がりを容易にすることができ、半田接合領域Ｒ１１ｈ及びＲ３１ｈの信頼性のさらなる向上と生産性の向上を図ることができる。
【００７７】
また、半田接合領域Ｒ１１ｈと半田接合領域Ｒ３１ｈとを平面視完全重複する同一形状に設定することにより、半導体素子上半田２１にフィレットＦ１及びＦ２をより確実に形成することができる。
【００７８】
＜実施の形態２＞
（構成）
図４は実施の形態２の半導体装置１０２の構造を示す断面図である。以下、図１〜図３で示した実施の形態１の半導体装置１０１と同様な構造部分は同一符号を付し説明を適宜省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、図４にはＸＹＺ直交座標系を示している。
【００７９】
実施の形態２の半導体装置１０２では、外部電極３１に替えて外部電極５０を用いた点が実施の形態１と異なる。外部電極５０は、例えば、Ｃｕより線膨脹係数が低い金属材料で構成される金属板５１を母材とし、母材の表面及び裏面にＣｕ金属シート５２を形成した複合金属板構造を呈している。なお、図４で示す垂下部５０ａ、底面部５０ｍ及び着目領域Ｃ１２は、図１〜図３で示した半導体装置１０１の垂下部３１ａ、底面部３１ｍ及び着目領域Ｃ１１に対応する。
【００８０】
例えば、Ｃｕより線膨脹係数が低い金属板５１の表面及び裏面に、Ｃｕ金属シート５２（銅形成層）を貼り合わせることにより、表面及び裏面がＣｕ層となる外部電極５０を得ることができる。他に、例えば、Ｃｕより線膨脹係数が低い金属板５１に、メッキ加工することでＣｕ膜であるＣｕ金属シート５２を形成することができる。メッキ加工は、例えば、無電解メッキ法を用いることもできるが、金属板５１を電極として用いることにより、厚い膜厚のＣｕ金属シート５２を比較的容易に形成することができるため、電界メッキ法を用いる方が望ましい。Ｃｕより線膨脹係数が低い金属板５１として、例えば、Ｆｅ（鉄）を含むＮｉ合金を用いることができる。
【００８１】
（動作・効果・作用）
外部電極５０として、Ｃｕより線膨脹係数が低い金属板５１を母材とすることにより、線膨脹係数を半導体素子１に近づけることができるため、半導体装置１０２の動作時などに発生する冷熱サイクルにおいて発生する外部電極５０の変形を抑えることができる。
【００８２】
さらに外部電極５０の表面及び裏面にＣｕ金属シート５２層を形成することにより、外部電極５０の表面及び裏面における電気抵抗を低減すると同時に、外部電極５０の半田接合性、及び半導体素子上半田２１との接合界面の信頼性も確保することができるため、より信頼性の高い半導体装置１０２を実現することができる。
【００８３】
このように、実施の形態２の半導体装置１０２では、外部電極５０の表面及び裏面に形成される銅形成層であるＣｕ金属シート５２によって通電性能と半導体素子上半田２１との半田濡れ性を確保しながら、外部電極５０の母材となる金属板５１によって線膨脹係数を半導体素子１に近づけることができるため、実施の形態１の効果に加え、通電性及び半田濡れ性と装置の信頼性との両立を図ることができる効果を奏する。
【００８４】
＜実施の形態３＞
（構成）
図５は実施の形態３の半導体装置１０３の特徴部分の構造を示す説明図である。図５は図１及び図４で示した実施の形態１あるいは実施の形態２の半導体装置１０１あるいは１０２における着目領域Ｃ１１あるいはＣ１２に対応する箇所の構造を示している。
【００８５】
以下、同一構造部分には同一符号を付して説明を省略しつつ、図５を参照して、実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に実施の形態３の半導体装置１０３について説明する。
【００８６】
外部電極３１（５０）において、半田接合領域Ｒ３１ｈを含む垂下部３１ａ（５０ａ）の表面上に、外部電極３１より半田濡れ性がよい、被覆膜３２が形成されている点が実施の形態１及び実施の形態２と異なる。
【００８７】
被覆膜３２は、例えば、Ｎｉからなる金属膜であるニッケル被覆膜である。被覆膜３２は、例えば、外部電極３１のうち垂下部３１ａ（５０ａ）の表面のみに形成され、それ以外の領域は被覆膜３２が形成されることなく外部電極３１の表面が露出している。被覆膜３２として、Ｎｉを形成する方法としては、例えば、Ｎｉを無電解メッキ法で形成する方法が挙げられる。垂下部３１ａは外部電極３１の他の領域から半導体素子１側に突出しているので、垂下部３１ａのみをメッキ液に浸漬することができ、容易に部分メッキすることができる。例えば、外部電極３１に通電することで電界メッキを用いることもできる。
【００８８】
（動作・効果・作用）
実施の形態３の半導体装置１０３は、外部電極３１あるいは外部電極５０を有する実施の形態１あるいは実施の形態２の効果に加え、以下の効果を奏する。
【００８９】
半導体装置１０３は、外部電極３１における半田接合領域Ｒ３１ｈを含む垂下部３１ａの表面に、外部電極３１より半田濡れ性がよい被覆膜３２を形成することにより、垂下部３１ａに対する半導体素子上半田２１の濡れ広がりを促がし、外部電極３１側のフィレットＦ２を、より確実に形成することができる。
【００９０】
加えて、半導体装置１０３は、外部電極３１の表面における垂下部３１ａのみに選択的に被覆膜３２を形成することにより、半導体素子上半田２１の濡れ広がりを、より確実に垂下部３１ａのみに留めておくことができるため、半導体素子上半田２１の形状制御性を向上させる効果を奏する。
【００９１】
また、被覆膜３２としてＮｉを構成材料としたニッケル被覆膜を用いることにより、比較的容易な方法でＣｕより半田濡れ性のよい被覆膜３２を形成することができ、半田接合領域Ｒ３１ｈの接合信頼性を高めることができる。
【００９２】
（変形例）
実施の形態３の変形例として、被覆膜３２として、例えば、Ａｕ（金）を構成材料とした金被覆膜を用いても良い。Ａｕからなる金被覆膜は、Ｎｉからなるニッケル被覆膜と同様、メッキ法にて形成することができる。
【００９３】
被覆膜３２として金被覆膜を用いることにより、半田の主成分であるＳｎ（錫）と反応したときに、Ｓｎ−Ａｕ系金属間化合物が形成されるが、Ｓｎ−Ａｕ系金属間化合物の２元素系の融点上昇は低いため、金被覆膜である被覆膜３２と反応した半田が融点上昇により凝固することを抑えることができる。また、Ａｕは表面が酸化され難く、高い半田濡れ性を実現することができるので、外部電極３１側のフィレットＦ２を、より確実に形成することができる。
【００９４】
＜実施の形態４＞
（第１の態様：構成）
図６はこの発明の実施の形態４における第１の態様の半導体装置１０４Ａの特徴部の構造を示す説明図である。図６は図１あるいは図４で示した実施の形態１あるいは実施の形態２の半導体装置１０１あるいは１０２における着目領域Ｃ１１あるいはＣ１２に対応する箇所の構造を示している。
【００９５】
以下、同一構造部分には同一符号を付して説明を省略しつつ、図６を参照して、実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に実施の形態４の第１の態様である半導体装置１０４について説明する。
【００９６】
図６に示すように、半導体装置１０４Ａは、外部電極３１（５０）の表面側において、半田接合領域Ｒ３１ｈより外周側に位置する垂下部外周部３１ｂ上に被覆膜３３（半田形成防止膜）を形成したことを特徴としている。なお、図６では、外部電極３１における垂下部３１ａ（５０ａ）より外周側の領域を垂下部外周部３１ｂとしている。
【００９７】
被覆膜３３は、半田の進展を阻害する構造である半田形成防止構造として寄与する。被覆膜３３は、例えば、外部電極３１より半田濡れ性が低い構成材料を用いて形成されている。被覆膜３３として、例えば、ソルダーレジストを構成材料とした被覆膜が考えられる。この場合、外部電極３１にソルダーレジストを印刷し、加熱乾燥し、マスク露光し、現像し、加熱硬化することで、垂下部３１ａの半田接合領域Ｒ３１ｈを露出させつつ、ソルダーレジストを構成材料とした被覆膜３３を垂下部外周部３１ｂのみに選択的に形成することができる。
【００９８】
（動作・作用）
外部電極３１において半田接合領域Ｒ３１ｈより外側の垂下部外周部３１ｂに、半田形成防止構造である被覆膜３３を形成することにより、半導体素子上半田２１の濡れ広がりを、より確実に半田接合領域Ｒ３１ｈのみに留めておくことができるため、半導体素子上半田２１の形状制御性がより一層向上する。この際、半田形成阻害構造として、外部電極３１より半田濡れ性が低い被覆膜３３を採用することにより、垂下部３１ａより外側へ半田が濡れ広がることをより確実に防止することができる。
【００９９】
被覆膜３３の構成材料としてソルダーレジストを用いることで、半田が濡れ広がることを確実に防止することができると同時に、樹脂４１との密着性の向上を図ることができる。
【０１００】
（第２の態様：構成）
図７はこの発明の実施の形態４における第２の態様の半導体装置１０４Ｂの特徴部の構造を示す説明図である。図７は図１あるいは図４で示した実施の形態１あるいは実施の形態２の半導体装置１０１あるいは１０２における着目領域Ｃ１１あるいはＣ１２に対応する箇所の構造を示している。
【０１０１】
以下、同一構造部分には同一符号を付して説明を省略しつつ、図７を参照して、実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に実施の形態４の第２の態様である半導体装置１０４Ｂについて説明する。
【０１０２】
同図に示すように、外部電極３１の表面側において、半田接合領域Ｒ３１ｈ及び垂下部３１ａより外側の領域である垂下部外周部３１ｂに、半田形成防止構造として凹凸加工部３４（凹凸構造）が形成されている。凹凸加工部３４は、例えば、外部電極３１に凹凸加工部３４形状に対応した金型を押しつけることにより製造される。他に、例えば、外部電極３１の垂下部外周部３１ｂの表面に、凹凸加工部３４の凹部に対応した部分のみ露出した形状のレジストを形成し、レジスト越しにエッチングし、このレジストを除去することにより、凹凸加工部３４を形成しても良い。
【０１０３】
このように、実施の形態４の第２の態様である半導体装置１０４Ｂは、外部電極３１の垂下部外周部３１ｂに凹凸加工部３４を形成することにより、垂下部３１ａより外側へ半田が濡れ広がることをより確実に防止することができると同時に、樹脂４１との密着性を向上することができる。
【０１０４】
（効果）
実施の形態４の半導体装置１０４（１０４Ａ及び１０４Ｂ）は、外部電極３１あるいは外部電極５０を有する実施の形態１あるいは実施の形態２の効果に加え、以下の効果を奏する。
【０１０５】
このように、実施の形態４の半導体装置１０４は、外部電極３１の半田接合領域Ｒ３１ｈの領域である垂下部外周部３１ｂに、被覆膜３３あるいは凹凸加工部３４である半田形成防止構造を設けることにより、垂下部外周部３１ｂへの半田形成を防止することにより、半導体素子上半田２１におけるフィレットＦ２を安定性良く形成することができる。
【０１０６】
第１の態様である半導体装置１０４Ａは、半田形成防止膜である被覆膜３３によって垂下部外周部３１ｂへの半田形成を確実に防止して、半田形状制御性を高めることにより、装置の歩留まり及び信頼性の向上を図ることができる。
【０１０７】
第２の態様である半導体装置１０４Ｂは、凹凸加工部３４（凹凸構造）によって垂下部外周部３１ｂへの半田形成を確実に防止して、半田形状制御性を高めることにより、装置の歩留まり及び信頼性の向上を図ることができる。さらに、樹脂４１を設ける際、凹凸加工部３４の凹部に樹脂４１が入り込むことにより樹脂４１との密着性を高め、半導体装置１０４Ｂの信頼性のさらなる向上を図ることができる。
【０１０８】
＜その他＞
実施の形態１〜実施の形態４の半導体装置１０１〜１０４（１０４Ａ，１０４Ｂ）では。半導体素子１としてＩＧＢＴを例に挙げたが、他にパワーＭＯＳＦＥＴ、整流ダイオードなどの他のデバイスを半導体素子１として構成しても良い。いずれの場合も外部電極３１（５０）に垂下部３１ａ（５０ａ）が形成され、垂下部３１ａと半導体素子１とを半田接合し、半田フィレット（フィレットＦ１及びＦ２）を形成することができれば、実施の形態１〜実施の形態４の効果である装置の通電能力及び信頼性の向上を図るという効果を達成すことができる。
【０１０９】
さらに、本発明は半導体素子１として特にパワーデバイスに限定すべき理由もなく半導体デバイス一般に応用できる。その他、本発明の特徴を失わない範囲でさまざまな形態をなし得る。
【０１１０】
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【０１１１】
すなわち、本発明は、その発明の範囲内において、各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、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１  半導体素子、１１  表面電極、１２  裏面電極、１３  半田接合用金属膜、１４  保護膜、２１  半導体素子上半田、２２  半導体素子下半田、３１，３５，５０  外部電極、３１ａ，５０ａ  垂下部、３２，３３  被覆膜、３４  凹凸加工部、３６  制御電極、４１  樹脂、５１  金属板、５２  Ｃｕ金属シート、１０１〜１０３，１０４Ａ，１０４Ｂ  半導体装置。
【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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