(57)【要約】【課題】幅広に形成された金属接続板１５Ａ等を半導体素子の接続手段として用いると、半導体素子１４の電極の位置や大きさに変更が生じても、１つの種類の金属接続板１５Ａを共通化して使用することができる。しかしながら、金属接続板１５Ａが電極よりも幅広であるために、金属接続板１５Ａと半導体素子１４との間に狭い間隙が生じて、この間隙に封止樹脂が充填されない問題があった。【解決手段】本発明では、半導体素子１４の表面に形成された電極３３Ａに接続導電材１６Ａを載置して、この接続導電材１６Ａの上面に金属接続板１５Ａを接合している。換言すると、半導体素子１４と金属接続板１５Ａとの間に、厚い接続導電材１６Ａが位置している。このことにより、金属接続板１５Ａと半導体素子１４との間隙の厚みが長くなり、この間隙に容易に封止樹脂１７が充填され、ボイドの発生が抑止される。【選択図】図１
2008034602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に電極が配置された半導体素子と、前記半導体素子と接続される金属接続板とを有し、
前記電極に接続されて前記半導体素子の表面に配置された接続導電材を介して、前記金属接続板と前記半導体素子とが接続されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
主面に電極が配置された半導体素子と、
一方が前記半導体素子と接続され、他方が導電部材と接続される金属接続板と、
前記半導体素子、前記金属接続板および前記導電部材を被覆する封止樹脂とを有し、
前記電極に接続されて前記半導体素子の主面に配置された接続導電材を介して、前記金属接続板と前記半導体素子とは接続され、
前記金属接続板の主面は、前記半導体素子の主面から離間されることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記封止樹脂は、フィラーが混入された樹脂材料から成り、
前記金属接続板と前記半導体素子とが離間する距離は、前記フィラーの平均粒径よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記封止樹脂は、フィラーが混入された樹脂材料から成り、
前記金属接続板と前記半導体素子とが離間する距離は、前記フィラーの平均粒径の２倍以上であることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項５】
前記接続導電材は、メッキ法により形成された金属または金属片から成ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体装置。
【請求項６】
前記接続導電材は、前記半導体素子の主面に形成された樹脂層にその下部が埋め込まれることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体装置。
【請求項７】
素子領域がマトリックス状に多数個形成され、各々の前記素子領域と接続された電極を主面に有する半導体ウェハを用意する第１工程と、
前記電極と接続されて厚み方向に突出する接続導電材を前記半導体ウェハの主面に配置する第２工程と、
前記半導体ウェハを分離することにより個々の半導体素子に分離する第３工程と、
前記半導体素子の前記接続導電材の上面に金属接続板を固着して、前記金属接続板と前記半導体素子とが離間した状態で、前記金属接続板を介して前記半導体素子と導電材料とを電気的に接続する第４工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記接続導電材に接触する箇所の前記金属接続板の幅は、前記接続導電材よりも広く形成されることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記半導体素子および前記金属接続板を封止樹脂にて被覆する工程を有し、
前記金属接続板の主面と前記金属接続板の主面との間に前記封止樹脂を充填させることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記封止樹脂は、フィラーが混入された樹脂材料から成り、
前記半導体素子の主面と前記金属接続板の主面との間に、前記フィラーが含まれた前記封止樹脂を充填させることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第２工程は、
前記半導体ウェハの前記電極に対応した領域に厚み方向に突出する突出部を有する導電箔を用意し、前記突出部が前記電極に当接するように前記半導体ウェハを前記導電箔に重畳させる工程と、
前記導電箔と前記半導体ウェハとの間隙に樹脂材料を充填させる工程と、
前記突出部が位置する領域の前記導電箔が残存するように選択的に前記導電箔を除去して、前記樹脂材料の主面よりも厚み方向に外部に突出する前記接続導電材を設ける工程とを有することを特徴とする請求項７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】
本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に、半導体素子の電極とリード等の導電部材とを接続する板状の接続板を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８を参照して、従来型の半導体装置１００の構成を説明する。図８（Ａ）は半導体装置１００の斜視図であり、図８（Ｂ）はその断面図であり、図８（Ｃ）は接続板１０５の部分を拡大した断面図である。尚、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＢ−Ｂ’線に於ける断面図である。
【０００３】
図８（Ａ）を参照して、従来型の半導体装置１００は、アイランド１０１と、アイランド１０１の上面に固着された半導体素子１０３と、リード１０２と、半導体素子１０３とリード１０２とを接続する接続板１０５と、これらの構成要素を一体的に被覆する封止樹脂１０４とを主要に具備している。
【０００４】
アイランド１０１およびリード１０２は、厚みが０．５ｍｍ程度の金属板から形成される。アイランド１０１は、上面に半導体素子１０３が固着可能な平面的大きさを有し、その下面は封止樹脂１０４から外部に露出している。また、リード１０２の一端はアイランド１０１に接近し、他端は封止樹脂１０４から外部に露出して外部接続電極として機能している。
【０００５】
半導体素子１０３の上面に配置された取りだし電極と、リード１０２とを接続する方法としては、金属細線を用いる方法と、板状の導電板を用いる方法がある。金属細線を用いる方法では、コストが安くなる利点があるものの、径が細い金属細線では電流容量が十分でない場合がある。ここでは、薄い一枚の導電箔から構成された接続板１０５を用いて、半導体素子１０３の電極とリード１０２とを接続している。詳述すると、半導体素子１０３の上面には、２つの取りだし電極が設けられ、２つのリード１０２の各々が、接続板１０５を介して、半導体素子１０３の上面の電極と電気的に接続される。
【０００６】
図８（Ａ）および図８（Ｂ）を参照して、半導体素子１０３の上面に配置された電極１０６と接続板１０５とは、厚み方向に重畳して配置されている。特に、図８（Ｂ）を参照すると、半導体素子１０３の電極１０６の幅と、接続板１０５の幅とは同等である。
【０００７】
ここで、半導体素子１０３の上面に配置される電極１０６の位置及び大きさは、半導体素子１０３の内部に形成される素子の種類等により異なる。従って、種類が異なる半導体素子毎に、専用の形状の接続板１０５を用意する必要があり、このことが装置全体のコストを高くする問題があった。
【０００８】
図８（Ｃ）を参照して、上記問題を解決する方法として、半導体素子１０３に接続される領域の接続板１０５を電極１０６よりも幅広にする方法がある。この図では、幅広に形成された接続板１０５の中央部下方に電極１０６が位置している。このようにすることで、半導体素子１０３の上面に配置される電極１０６の位置や大きさが若干異なっても、１つの種類の接合板１０５を共用化して用いることができる。従って、半導体装置の製造コストを低減させることができる。
【特許文献１】特開２００２−０７６１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図８（Ｃ）を参照して、上記したように、接続板１０５を共通化するために、半導体素子１０３に面する部分の接続板１０５の幅を広く形成すると、接続板１０５と半導体素子１０３との間に封止樹脂１０４が充填されない問題があった。具体的には、電極１０６の上面は半導体素子１０３の上面と略同一平面上に位置している。従って、半田等の接合材１０７を介して、電極１０６の上面に接続板１０５を接合すると、接合材１０７と同等の厚みの間隙１１０が、接続板１０５と半導体素子１０３との間に形成される。この間隙１１０の厚みは、例えば３０μｍ程度であり非常に小さなものである。従って、この間隙１１０に封止樹脂１０４が充分に充填されずにボイドが形成され、温度変化に伴いこのボイドが膨張種縮を繰り返して、封止樹脂１０４に亀裂が発生してしまう問題を招いていた。
【００１０】
更に、放熱性向上等を目的として、粒径が３０μｍ〜５０μｍ程度のフィラーを封止樹脂１０４に混入すると、モールドの工程に於ける封止樹脂１０４の流動性が低下して、間隙１１０に封止樹脂１０４が更に充填されにくくなり、上記したボイドが依り顕著に発生する傾向にあった。
【００１１】
本発明は、上述した問題を鑑みて成されたものである。本発明の主な目的は、汎用性が高められた接続板を有し、且つ、半導体素子等が封止樹脂により確実に封止された半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の半導体装置は、主面に電極が配置された半導体素子と、前記半導体素子と接続される金属接続板とを有し、前記電極に接続されて前記半導体素子の表面に配置された接続導電材を介して、前記金属接続板と前記半導体素子とが接続されることを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明の半導体装置は、主面に電極が配置された半導体素子と、一方が前記半導体素子と電気的に接続され、他方が導電部材と接続される金属接続板と、前記半導体素子、前記金属接続板および前記導電部材を被覆する封止樹脂とを有し、前記電極に接続されて前記半導体素子の主面に配置された接続導電材を介して、前記金属接続板と前記半導体素子とは接続され、前記金属接続板の主面は、前記半導体素子の主面から離間されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法は、素子領域がマトリックス状に多数個形成され、各々の前記素子領域と接続された電極を主面に有する半導体ウェハを用意する第１工程と、前記電極と接続されて厚み方向に突出する接続導電材を前記半導体ウェハの主面に配置する第２工程と、前記半導体ウェハを分離することにより個々の半導体素子に分離する第３工程と、前記半導体素子の前記接続導電材の上面に金属接続板を固着して、前記金属接続板と前記半導体素子とが離間した状態で、前記金属接続板を介して前記半導体素子と導電材料とを電気的に接続する第４工程とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の半導体装置およびその製造方法では、金属片等から成る接続導電材を半導体素子の電極に載置し、この接続導電材に金属接続板を接合している。従って、上記した背景技術と比較すると、半導体素子の上面と金属接続板の下面とを離間させることができる。結果的に、金属接続板と半導体素子とを封止樹脂で被覆すると、両者の間の間隙は広く確保されているので、この間隙に容易に封止樹脂を充填させることができる。このことから、半導体素子と金属接続板との間に、封止樹脂が充填されないボイドが形成されることが抑制され、このボイドにより封止樹脂にクラックが発生することを防止することができる。
【００１６】
更に、上記封止樹脂に粒子状のフィラーが混入されても、金属接続板と半導体素子との間の間隙は、このフィラーよりも充分に大きいので、フィラーを含有する封止樹脂を両者の間に充填させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜第１の実施の形態＞
本形態では、図１を参照して半導体装置１０Ａの構成を説明する。図１（Ａ）は半導体装置１０Ａの斜視図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ’線に於ける断面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＣ−Ｃ’線に於ける断面図である。
【００１８】
図１（Ａ）を参照して、本形態の半導体装置１０Ａは、半導体素子１４と、半導体素子１４が実装されるアイランド１１と、半導体素子１４の上面の電極に接続されて配置された接続導電材１６Ａ等と、この接続導電材１６Ａに一端が接合されて他端がリード１２Ｃに接合された金属接続板１５Ａ等と、半導体素子１４等を封止する封止樹脂１７とを主要に有する。
【００１９】
半導体素子１４としては、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等を採用可能である。例えば、半導体素子１４としてＭＯＳＦＥＴが採用されると、半導体素子１４の上面にゲート電極およびソース電極が設けられ、下面にドレイン電極が設けられる。また、半導体素子１４としてバイポーラトランジスタが採用されると、半導体素子１４の上面にベース電極およびエミッタ電極が設けられ、下面にコレクタ電極が設けられる。半導体素子１４の上面に形成された２つの電極は、各々が金属接続板１５Ａ等を経由してリード１２Ａ等と接続される。半導体素子１４の裏面は導電性の接着材等を介してアイランド１１の上面に固着される。また、半導体素子１４として、上面に多数の電極が設けられたＬＳＩを採用することができる。この場合は、ＬＳＩの電極に対応した数のリード１２が設けられ、この電極とリード１２とが金属接続板１５Ａ等を介して接続される。更に、ＬＳＩの裏面は、導電性または絶縁性の接合材２１を介してアイランド１１の上面に固着される。
【００２０】
アイランド１１は、厚みが０．５ｍｍ程度の導電箔をエッチング加工または打ち抜き加工することで形成される。アイランド１１の平面的な大きさは、上面に実装される半導体素子１４よりも若干大きい程度である。例えば、半導体素子１４の平面的なサイズが５ｍｍ×５ｍｍの場合は、アイランド１１の平面的なサイズは５．５ｍｍ×５．５ｍｍ程度である。
【００２１】
リード１２Ａ等は、アイランド１１と同様の方法により形成され、一端がアイランド１１の近傍に位置し、他端が封止樹脂１７から外部に露出している。ここでは、リード１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが設けられる。リード１２Ａ、１２Ｃのアイランド１１に接近する方の端部は幅広に形成され接続部１３と成っている。この接続部１３の上面に金属接続板１５Ａ等が接合されている。更に、リード１２Ａ、１２Ｃの他端は、封止樹脂１７から露出してガルウイング状に折り曲げ加工され、下面の一部分はアイランド１１の下面と同一平面上に位置している（図１（Ｃ）参照）。また、中央に位置するリード１２Ｂは、アイランド１１から連続して外部に導出しているが、このリード１２Ｂは接続手段として用いられても良いし用いられなくても良い。
【００２２】
ここでは、アイランド１１に一端が接近する２つのリード１２Ａ、１２Ｃが設けられて外部接続端子として機能している。半導体素子１４がディスクリート型のトランジスタである場合は、２つのリード１２Ａ、１２Ｃとアイランド１１の裏面が外部接続端子として機能する。また、３本のリード１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃが外部接続端子として機能しても良い。
【００２３】
金属接続板１５Ａ、１５Ｂは、一方が半導体素子１４の電極と接続され、他方がリード１２Ａ、１２Ｃに接続されている。この金属接続板１５Ａ等は、厚みが例えば０．１ｍｍ程度の銅等から成る金属板をプレス加工して成形されたものであり、半導体素子１４とリード１２Ａ等を電気的に接続する接続手段として機能している。ここで、金属接続板１５Ａ等は、クリップと称される場合もある。
【００２４】
このような板状の金属接続板１５Ａは、直径が０．５ｍｍ程度の金属細線と比較すると断面が大きい。従って、金属接続板１５Ａ等を採用することにより、接続手段の電気抵抗を低減して、電流容量を増大させることができる。更には、金属接続板１５Ａ等は、半導体素子１４およびリード１２Ａと面的に接合しているので、熱の伝導が容易になり、半導体素子１４から発生した熱を金属接続板１５Ａおよびリード１２を経由して、外部に良好に伝導させて放出させることができる。特に、数アンペア（例えば１アンペア以上）の電流のスイッチングを行うパワートランジスタが半導体素子１４として採用された場合、電流容量の確保および放熱性の向上のために、接続手段として金属接続板を用いることは好適である。
【００２５】
ここでは、半導体素子１４の上面の大部分が、平坦な金属接続板１５Ａ、１５Ｂにより覆われている。この構成により、半導体素子１４上面のどの領域に電極が設けられても、その電極の上面に接続導電材１６Ａ、１６Ｂを接続して、金属接続板１５Ａ、１５Ｂを載置することで、半導体素子１４とリード１２Ａ等とを電気的に接続することができる。
【００２６】
封止樹脂１７は、半導体素子１４、金属接続板１５Ａ等、リード１２Ａ、アイランド１１等を一括して被覆して全体を機械的に支持する機能を有する。封止樹脂１７の材料としては、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂から成り、放熱性を向上させるために粒子状または繊維状のフィラーが混入されても良い。
【００２７】
図１（Ａ）を参照して、半導体素子１４の上面に配置された２つの電極（不図示）の各々の上面には、接続導電材１６Ａ、１６Ｂが載置されており、これらの上面に金属接続板１５Ａ、１５Ｂが接合されている。図では、金属接続板１５Ａ、１５Ｂにより覆われて実際は見えない接続導電材１６Ａ、１６Ｂは点線にて描いてある。
【００２８】
図１（Ｂ）を参照して、本形態では、半導体素子１４はディスクリート型のトランジスタであり、例えば、バイポーラ型トランジスタである。ここでは、ベース電極およびエミッタ電極である電極３３Ａ、３３Ｂが半導体素子１４の上面に設けられている。そして、電極３３Ａ、３３Ｂの上面に半田等の接合材を介して、接続導電材１６Ａ、１６Ｂが固着されている。接続導電材１６Ａ等は、半導体素子１４の上面から突出した形と成る。
【００２９】
接続導電材１６Ａ等としては、例えば、平面的な大きさが半導体素子１４の電極３３Ａと同等であり、厚みが１００μｍ〜２００μｍ程度の直方体形状の金属片が採用される。接続導電材１６Ａ等の具体的な大きさは、例えば、縦×横×厚さ＝１００μｍ×２００μｍ×１５０μｍ程度である。また、接続導電材１６Ａ等の材料としては、銅またはアルミニウムを主材料とする金属を採用することができる。
【００３０】
図１（Ｃ）を参照して、接続導電材１６Ａは、金属接続板１５Ａを半導体素子１４から離間させて、両者の間への封止樹脂１７の充填を容易にする機能を有する。本形態では、半導体素子１４の電極３３Ａの位置が変更した場合でも、共通化された金属接続板１５Ａ等が使用可能なように、平坦に形成される金属接続板１５Ａの接続部の面積は電極３３Ａよりも広い。従って、接続導電材１６Ａに接合されない部分の金属接続板１５Ａと、半導体素子１４との間には、間隙が存在する。そして、この間隙が小さいと封止樹脂１７が間隙に充填されずにボイドが発生してしまう恐れがある。そこで本形態では、一定以上の厚みを有する接続導電材１６Ａを、半導体素子１４の電極３３Ａと金属接続板１５Ａとの間に介在させている。このことにより、金属接続板１５Ａは半導体素子１４の上面から充分に離間される。この離間する距離Ｌ１は、例えば、１００μｍ〜２００μｍ程度である。このように金属接続板１５Ａを半導体素子１４から充分に離間させることによって、両者の間隙に確実に封止樹脂１７を充填させることができる。更に、封止樹脂１７が多量にフィラーを含み流動性が低い場合でも、この間隙に封止樹脂１７を充填させることができる。
【００３１】
更に、上記した距離Ｌ１は、封止樹脂１７に混入されるフィラーの粒径が考慮される。例えば、封止樹脂１７に混入されるフィラーの平均粒径よりも距離Ｌ１が短いと、半導体素子１４と金属接続板１５Ａとの間隙に、封止樹脂１７が充填されない恐れがある。このことから、フィラーの平均粒径よりも距離Ｌ１は長い方が好ましい。また、封止樹脂１７の上記間隙への充填をより確実にするためには、距離Ｌ１の長さはフィラーの平均粒径の２倍以上が好ましい。具外的には、例えば、封止樹脂１７に含まれるフィラーの平均粒径（直径）が４０μｍであったら、上記距離Ｌ１は４０μｍ以上が好ましく、特に好ましいのは８０μｍ以上である。
【００３２】
ここで、接続導電材１６Ａ等の形状は、平面的形状が４角形以外の多角形や円形である柱形状でも良いし、角錐状でも良いし、球形状でも良い。
【００３３】
図１（Ａ）を参照して、本形態では、半導体素子１４と接続される金属接続板どうしの大きさを異ならせても良い。ここでは、半導体素子１４の制御電極（ベース電極）と接続される金属接続板１５Ａが小さく形成され、主電極（エミッタ電極）と接続される金属接続板１５Ｂは金属接続板１５Ａよりも大きく形成される。一般的に、エミッタ電極である電極３３Ｂを通過する電流は、ベース電極を通過する電流の数百倍程度である。従って、大きな電流が通過する接続導電材１６Ｂを大きく形成することで、電気抵抗を低減して電力損失を低減させることができる。
【００３４】
上記した半導体装置１０Ａは、所謂リード型の回路装置であるが、他の構成の回路装置にも金属接続板１５Ａ等を用いた上記構成を適用させることができる。例えば、インターポーザーとして機能する実装基板を用いた回路装置に上記本形態の構成を適用させることができる。この場合は、樹脂材料やセラミック等から成る絶縁性の実装基板の上面に導電パターンが形成され、この導電パターン上に半導体素子が載置される。更に、半導体素子の上面の電極と導電パターンが金属接続板により接合される。ここで、金属接続板は、半導体素子の上面に配置された接続導電材を介して、半導体素子に接続される。そして、半導体素子および金属接続板が被覆されるように、実装基板の上面に封止樹脂が形成される。
【００３５】
＜第２の実施の形態＞
本形態では、第１の実施の形態にて構造を説明した半導体装置の製造方法を説明する。
【００３６】
本形態の製造方法では、先ず、上面に接続導電材１６Ａ等が載置された半導体素子を半導体ウェハから形成する。図２（Ａ）および図２（Ｂ）は本工程を示す断面図であり、図２（Ｃ）は斜視図である。
【００３７】
図２（Ａ）を参照して、先ず、シリコン等の半導体材料から成る半導体ウェハ３０を用意する。半導体ウェハ３０には、マトリックス状に多数個の素子領域３２が形成されており、ここでは、Ｎ型の半導体基板に不純物を導入することにより、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタが各素子領域３２に形成されている。各素子領域３２の上面には、ベース領域とコンタクトしたベース電極３３Ａおよび、エミッタ領域とコンタクトしたエミッタ電極３３Ｂが形成されている。また、コレクタ電極は素子領域３２の下面に位置している。そして、電極３３Ａ等が形成される領域以外の半導体ウェハ３０の上面は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜または樹脂膜等から成る絶縁膜３１により被覆されている。
【００３８】
図２（Ｂ）を参照して、次に、各素子領域３２の電極３３Ａ等に、接続導電材１６Ａ等を配置する。ここでは、半田、導電性樹脂ペースト等の接合材料を各素子領域３２の電極３３Ａ等に塗布した後に、接続導電材１６Ａ等を配置して接着する。上記したように、半導体ウェハ３０の各素子領域３２に形成された電極３３Ａ、３３Ｂの各々に、接続導電材１６Ａ、１６Ｂが載置される。
【００３９】
接続導電材１６Ａ等は、第１の実施の形態でも説明したように、例えば、直方体形状の金属片から成り、その厚みは例えば１５０μｍ程度である。接続導電材１６Ａの平面的な大きさは、電極３３Ａと同等以下が好ましい。仮に、接続導電材１６Ａが電極３３Ａよりも大きく形成されると、接続導電材１６Ａの一部が電極３３Ａから側方にはみ出すこととなり、はみ出す部分の接続導電材１６Ａと半導体素子１４表面との間に微細な間隙が形成されてしまう。このように、微細な間隙が接続導電材１６Ａと半導体素子１４との間に形成されると、後の工程にてこの間隙に封止樹脂が充填されずボイドが出現し、このボイドが膨張することで、封止樹脂に亀裂が発生する原因となる。接続導電材１６Ａを電極３３Ａよりも小さくすることで、接続導電材１６Ａが側方に張り出すことが無くなり、微細な間隙が形成されず、このボイドの出現を抑制することができる。
【００４０】
ここで、接続導電材１６Ａ等は、メッキ法により積み上げられて形成されても良い。
【００４１】
図２（Ｃ）を参照して、上記工程が終了した後は、各素子領域３２の間に規定されたダイシングライン３４に沿って、半導体ウェハ３０をダイシングする。ダイシングにより個々に分離された素子領域３２が半導体素子となって、次工程でアイランドに実装される。
【００４２】
ここで、接続導電材１６Ａ等の配置は、半導体ウェハ３０をダイシングする前に行っているが、この配置はダイシングの後に行っても良いし、半導体素子をアイランドに実装した後に行っても良い。
【００４３】
図３を参照して、次に、リードフレーム４０のアイランド１１の上面に、上記工程により形成された半導体素子１４を固着する。図３（Ａ）はリードフレーム４０全体を示す平面図であり、図３（Ｂ）は半導体素子１４が実装された状態を示す斜視図である。
【００４４】
図３（Ａ）を参照して、リードフレーム４０の外形は短冊形状であり、枠状の外枠４１の内部に複数個のユニット６１が形成されている。ここでユニットとは、１つの半導体装置を構成する要素単位のことである。図では、額縁状の外枠４１と連結された９個のユニット６１が開示されているが、外枠４１の内部にマトリックス状に多数個のユニット６１が設けられても良い。
【００４５】
１つのユニット６１は、１つのアイランド１１と、アイランド１１に一端が接近する２つのリード１２とから成る。
【００４６】
図３（Ｂ）を参照して、上記工程により半導体ウェハから切り出された半導体素子１４は、接続導電材１６Ａ等が配置された面を上面にして、下面がアイランド１１の上面に接合される。この接合は、接合材を用いたものでも良いし、共晶接合でも良い。接合材を用いる場合は、半田や導電性ペーストが用いられる。ここで、半導体素子１４の裏面が外部と電気的に接続されないときは、絶縁性の接着材を用いて半導体素子１４をアイランド１１に固着しても良い。
【００４７】
図４を参照して、次に、金属接続板１５Ａ等を用いて、半導体素子１４とリード１２Ａ等とを接続する。図４（Ａ）は金属接続板１５Ａを接続した後の状態を示す断面図であり、図４（Ｂ）はその状態の斜視図である。
【００４８】
図４（Ａ）を参照して、金属接続板１５Ａの左側の下面は、半田等の導電性接着材を用いて、半導体素子１４の上面に配置された接続導電材１６Ａに接合される。そして、金属接続板１５Ａの右側の下面は、半田等の導電性接着材を使用して、リード１２Ｃの上面に接合される。
【００４９】
金属接続板１５Ａは、半導体素子１４の上方およびリード１２Ｃの上方に平坦な領域を有し、例えば厚みが０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の金属板を折り曲げ加工することで形成される。ここでは、接続導電材１６Ａの上面と、リード１２Ｃの上面との上下方向の位置が異なるので、金属接続板１５Ａが折り曲げ加工されている。しかしながら、両者が同一平面上に位置しているならば、平坦な金属接続板１５Ａを用いることもできる。
【００５０】
更に、金属接続板１５Ａは、少なくとも接続導電材１６Ａよりも平面的に大きく形成され、大部分の領域の半導体素子１４の上面を被覆するように配置されている。従って、半導体素子１４の電極３３Ａの位置や大きさの変更に伴い、接続導電材１６Ａの位置や大きさが変更された場合でも、金属接続板１５Ａは充分に大きく形成されているため、１つの種類の金属接続板１５Ａで対処することができる。即ち、電極３３Ａの位置や大きさの変更に伴って、金属接続板１５Ａの形状を変更する必要が無い。従って、半導体素子１４の機種や設計が変更されても、金属接続板１５Ａを共用できるので、半導体装置の製造コストを低減することができる。
【００５１】
接続導電材１６Ａを半導体素子１４の上面に載置することにより、金属接続板１５Ａを半導体素子１４から離間することができる。半導体素子１４の上面と金属接続板１５Ａの下面とが離間する距離Ｌ１は、接続導電材１６Ａの厚みよりも若干長い程度であり、例えば１００μｍ〜２００μｍ程度である。このように金属接続板１５Ａと半導体素子１４とを充分に離間させることで、両者の間に後の工程で確実に封止樹脂を充填することができる。
【００５２】
図４（Ｂ）は、本工程が終了した後のアイランド１１等の斜視図である。半導体素子１４の上面に載置された接続導電材１６Ａ、１６Ｂは、金属接続板１５Ａ、１５Ｂを介して、各々がリード１２Ｃ、１２Ａに接続されている。半導体素子１４の上面の殆どの領域は、金属接続板１５Ａ、１５Ｂにより覆われており、それらの下面に接合する接続導電材１６Ａ、１６Ｂは、金属接続板よりも小さい。従って、半導体素子１４の上方には、半導体素子１４の上面と金属接続板１５Ａ、１５Ｂの下面により挟まれる間隙が広く形成される。しかしながら、接続導電材１６Ａ、１６Ｂが両者の間に介在しているので、金属接続板１５Ａ、１５Ｂと半導体素子１４とは充分に離間され、両者の間の間隙への封止樹脂の充填が容易になる。
【００５３】
ここで、全ての半導体素子１４の電極が金属接続板を介してリードと接続される必要はない。例えば、半導体素子１４の制御電極（ベース電極）が金属細線を介してリードと接続され、主電極（エミッタ電極）が上記した金属接続板によりリードと接続されても良い。
【００５４】
以上の工程は、図３（Ａ）に示すリードフレーム４０の各ユニット６１に対して一括して行われる。
【００５５】
図５を参照して、次に、半導体素子１４等が被覆されるように樹脂封止を行う。図５（Ａ）は本工程を示す断面図であり、図５（Ｂ）は本工程を経たリードフレーム４０を示す平面図である。
【００５６】
図５（Ａ）を参照して、本工程では、モールド金型４２を用いて樹脂封止を行う。このモールド金型４２は、上金型４３と下金型４４とから成り、両者を当接させることで、樹脂が注入されるキャビティ４８が形成される。樹脂封止の方法としては、熱硬化性樹脂を用いるトランスファーモールドを採用することができる。
【００５７】
具体的な封止方法は、先ず、半導体素子１４が上面に実装されたアイランド１１とリード１２の端部を、キャビティ４８に収納させる。次に、モールド金型４２に設けたゲート（不図示）からキャビティ４８の内部に封止樹脂を注入して、アイランド１１、半導体素子１４、金属接続板１５Ａおよびリード１２を樹脂封止する。
【００５８】
本工程では、接続導電材１６Ａを半導体素子１４の上面に配置することで、金属接続板１５Ａと半導体素子１４とが充分に離間されている。従って、キャビティ４８に注入された封止樹脂は、半導体装置を構成する各構成要素を被覆すると共に、金属接続板１５Ａと半導体素子１４との間隙にも充填される。
【００５９】
また、粒子状の無機フィラーを含む封止樹脂がキャビティ４８に注入されても、金属接続板１５Ａと半導体素子１４との間隙に封止樹脂を充填させることができる。具体的には、放熱性を向上させるために、封止樹脂には平均粒径が３０μｍ程度のシリカ粒子等のフィラーが多量に混入されている。このように、フィラーが混入されると、注入時の封止樹脂の流動性が低下して、微細な間隙に封止樹脂が充填されがたい傾向にある。特に、金属接続板１５Ａと半導体素子１４との間の間隙は小さいので、この領域は封止樹脂が充填されがたい。本形態では、封止樹脂にフィラーが混入されることを想定して、上記した間隙の厚みＬ１を、封止樹脂に充填されるフィラーの平均粒径よりも大きくしている。例えば、封止樹脂に充填されるフィラーの平均粒径が４０μｍである場合、上記したＬ１の厚みは、少なくとも４０μｍよりも長くされる。また、上記間隙への封止樹脂の充填を更に確実なものにするために、間隙の厚みＬ１をフィラーの平均粒径の２倍以上にすることが好適である。例えば、封止樹脂に充填されるフィラーの平均的な直径が４０μｍである場合は、Ｌ１の長さは８０μｍ以上が好適である。
【００６０】
ここでは、アイランド１１の下面を外部に露出させるために、下金型４４の内壁にアイランド１１の下面が当接している。ここで、アイランドの下面が封止樹脂により被覆される場合は、アイランド１１の下面は下金型４４の内壁から離間される。
【００６１】
キャビティ４８の内部への樹脂の注入が終了した後は、モールド金型４２から樹脂封止体を取り出す。また、封止樹脂として採用された樹脂が熱硬化性樹脂である場合は、加熱硬化を行う。
【００６２】
図５（Ｂ）に樹脂封止が終了した後のリードフレーム４０を示す。ここでは、リードフレーム４０に設けられた各ユニット６１が一括して同時に樹脂封止される。
【００６３】
本工程が終了した後は、打ち抜き加工を行うことでリードフレーム４０から各ユニット６１を分離し、分離された半導体装置を、例えば実装基板上に実装する。
【００６４】
以上の工程により、例えば、図１に構造を示す半導体装置１０Ａが製造される。
【００６５】
＜第３の実施の形態＞
本形態では、他の形態の半導体装置１０Ｂの構成及び製造方法を説明する。半導体装置１０Ｂの構造および製造方法は、上記した第１及び第２の実施の形態と基本的には同様であり、相違点は接続導電材１６Ａ等の形状および製造方法にある。この相違点を主に以下にて説明する。
【００６６】
図６を参照して、半導体装置１０Ｂの構成を説明する。図６（Ａ）は半導体装置１０Ｂの断面図であり、図６（Ｂ）は半導体装置１０Ｂの他の断面図である。
【００６７】
図６（Ａ）を参照して、半導体装置１０Ｂは、半導体素子１４と、上面に半導体素子１４が固着されたアイランド１１と、リード１２Ｃと、半導体素子１４の上面に配置された接続導電材１６Ａと、接続導電材１６Ａとリード１２Ｃに接合された金属接続板１５Ａと、全体を封止する封止樹脂１７とを主に具備している。
【００６８】
本形態では、半導体素子１４の上面全域が樹脂層１８により被覆され、この樹脂層１８を貫通して上方に突出する接続導電材１６Ａが設けられている。樹脂層１８は、厚みが例えば５０μｍ程度であり、シリカ等のフィラーが混入された樹脂材料から成る。
【００６９】
接続導電材１６Ａは、その下面が半導体素子１４の電極に接続され、上面が金属接続板１５Ａの下面に接続されている。また、接続導電材１６Ａの下部は、半導体素子１４の上面を一様に被覆する樹脂層１８に埋め込まれており、上部は樹脂層１８から上方に突出している。接続導電材１６Ａが、樹脂層１８の上面から突出する高さは、例えば１００μｍ〜２００μｍ程度である。
【００７０】
突出する部分の接続導電材１６Ａにより、半導体素子１４と金属接続板１５Ａとが充分に離間されている。この離間する長さ（Ｌ１）は、例えば１００μｍ〜２００μｍ程度である。このようにすることで、金属接続板１５Ａと半導体素子１４との間に、確実に封止樹脂１７を充填させることができる。
【００７１】
更に、接続導電材１６Ａは、半導体素子１４の上面に形成された樹脂層１８に下部が埋め込まれているので、製造工程の途中段階に於ける接続導電材１６Ａの半導体素子１４からの離脱が防止される。
【００７２】
図６（Ｂ）の他の断面図を参照すると、半導体素子１４の上面には２つの電極３３Ａ、３３Ｂが設けられており、これらの電極と接続された接続導電材１６Ａ、１６Ｂが半導体素子１４の上面に配置されている。接続導電材１６Ａ、１６Ｂの下部は、半導体素子１４の上面を被覆する樹脂層１８に埋め込まれている。図から明らかなように、半導体素子１４の上面の殆どの領域が、金属接続板１５Ａ、１５Ｂにより被覆されているので、半導体素子１４の上方の間隙は、封止樹脂１７が充填されがたい環境にある。本形態では、金属接続板毎に、接続導電材を設けることで、この間隙を充分に大きくして、間隙への封止樹脂の充填を容易にしている。
【００７３】
図７を参照して、次に、上記した構成の半導体装置の製造方法を説明する。図７の各図は、本形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。ここでは、上記した接続導電材１６を形成する工程を主に説明し、ダイボンディング工程以降の工程の詳細は、上述した第２の実施の形態と同様である。
【００７４】
図７（Ａ）を参照して、先ず、半導体ウェハ３０と導電箔４５を用意し、両者を重畳させる。半導体ウェハ３０の構成は、上述した第２の実施の形態と同様であり、マトリックス状に配置された多数個のバイポーラトランジスタである素子領域３２が形成されている。更に、半導体ウェハ３０の上面は絶縁膜３１により被覆され、各素子領域３２の上面には、電極３３が形成されている。
【００７５】
導電箔４５は、半導体ウェハ３０と略同様の平面的大きさであり、ウェットエッチング等により突出部４６が突出して設けられている。突出部４６が突出する厚みは、例えば５０μｍ〜１００μｍ程度である。突出部４６の位置は、半導体ウェハ３０に設けられた電極３３の位置に正確に対応している。
【００７６】
ここでは、突出部４６が設けられた導電箔４５の主面を半導体ウェハ３０側にして、半導体ウェハ３０と導電箔４５とを重畳させている。このことにより、各突出部４６の下面は、半導体ウェハ３０の電極３３の表面に当接する。
【００７７】
図７（Ｂ）を参照して、次に、導電箔４５と半導体ウェハ３０との間に、樹脂材料を充填させて、樹脂層１８を形成する。この樹脂層１８はシリカ等のフィラーが混入されたものでも良いし、フィラーが含まれないものでも良い。
【００７８】
図７（Ｃ）及び図７（Ｄ）を参照して、次に、導電箔４５の選択的除去を行うことで、導電箔４５を分離して接続導電材１６を形成する。先ず、図７（Ｃ）を参照して、各突出部４６が設けられた領域に対応する導電箔４５の上面に、エッチングマスクであるレジスト４７を形成する。更にこの状態で、導電箔４５を裏面（上面）からウェットエッチングして、導電箔４５が分離するまで除去を進行させる。このエッチングが終了した状態を示すのが図７（Ｄ）である。上記ウェットエッチングで残存した部分の導電箔４５により、接続導電材１６の上方に突出する部分が形成されている。
【００７９】
上記工程が終了した後は、図７（Ｄ）に示す一点鎖線により、半導体ウェハ３０およびその上面に積層された各層をダイシングして、各半導体装置が得られる。
【００８０】
上記工程が終了した後は、第２の実施の形態と同様に、ダイボンディングを行う工程、金属接続板を接合する工程、樹脂封止を行う工程等を経て、図６に構造を示す半導体装置１０Ｂが完成する。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の半導体装置を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は斜視図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は斜視図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は斜視図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図６】本発明の半導体装置を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は断面図である。
【図７】本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）−（Ｄ）は断面図である。
【図８】背景技術の半導体装置を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は拡大された断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０Ａ、１０Ｂ  半導体装置
１１            アイランド
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ  リード
１３            接続部
１４            半導体素子
１５Ａ、１５Ｂ  金属接続板
１６、１６Ａ、１６Ｂ  接続導電材
１７            封止樹脂
１８            樹脂層
３０            半導体ウェハ
３１            絶縁膜
３２            素子領域
３３、３３Ａ、３３Ｂ  電極
３４            ダイシングライン
４０            リードフレーム
４１            外枠
４２            モールド金型
４３            上金型
４４            下金型
４５            導電箔
４６            突出部
４７            レジスト
４８            キャビティ
【図１】
2008034602.tif 000003
【図２】
2008034602.tif 000004
【図３】
2008034602.tif 000005
【図４】
2008034602.tif 000006
【図５】
2008034602.tif 000007
【図６】
2008034602.tif 000008
【図７】
2008034602.tif 000009
【図８】
2008034602.tif 000010