(57)【要約】【課題】ワイヤボンディングする場合に、半導体素子にダメージを与えることなく形成することを可能にするパワー半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】ワイヤ５の一端５ａの底部に、予め金属板４ａを接合して平坦化し、絶縁基板１上にダイボンドされたパワー半導体素子３の表面電極３ａに、金属板４ａで平坦化されたワイヤ５の一端５ａの接続面をワイヤボンディングすることで、ボンディングの際のエネルギー集中を防ぎ、半導体素子へのダメージを十分に抑制する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤの接続面に金属板を接合して、パワー半導体素子の表面形状に応じた平坦な形状部を有する接続部を形成する工程と、
前記ワイヤの接続面に形成された接続部を、前記パワー半導体素子の表面電極にボンディングする工程と
を含むことを特徴とするパワー半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記接続部を形成する工程は、ワイヤボンディングヘッドで前記ワイヤを前記金属板を載置した台座に押下した状態で、超音波接合して形成することを特徴とする請求項１に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記台座は、前記金属板と超音波接合されない材料で構成されていることを特徴とする請求項２に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記台座は、前記接続部を形成する工程でのみ、前記パワー半導体素子の表面電極の上に近接して配置することを特徴とする請求項３に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記金属板は、前記ワイヤよりも小さい弾性係数、または、同等の弾性係数を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記ワイヤは、Ｃｕ製であり、前記金属板は、Ａｌ製であることを特徴とする請求項５に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記パワー半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のパワー半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料または、ダイヤモンドを用いた半導体であることを特徴とする請求項７に記載のパワー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、半導体素子と外部電極との電気配線にワイヤボンディングを用いるパワー半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パワー半導体装置の電気配線のために、Ａｌワイヤボンディングが行われているが、高信頼化の要求からワイヤの材料を見直す必要があった。また、パワーモジュールに搭載される半導体素子として、動作温度が高く効率に優れているＳｉＣ（炭化ケイ素）半導体素子が、今後の主流となる可能性が高いため、パワーモジュールは、ＳｉＣ半導体素子に適用できることも同時に求められている。
そこで、機械強度が高く導電率が高いため信頼性と電流密度を向上することが可能なことから、Ｃｕワイヤボンディングの開発が行われている。しかし、従来のＡｌワイヤを用いた時と同様のウェッジボンディングで、Ｃｕワイヤを用いたボンディングを行った場合、ＣｕはＡｌと比較するとヤング率が高いため、ボンディング時に半導体素子にダメージを与えることが懸念される。半導体素子にダメージを与えることなくＣｕワイヤをボンディングする方法が求められている。
【０００３】
特許文献１では、金属箔を半導体素子の電極上に配置し、金属箔と一緒にワイヤと半導体素子電極を接合することで半導体素子のダメージを抑制し、接合後、金属箔の余分な領域を取り除く技術が開示されている。また、特許文献２では、シート状部材を半導体素子電極に接合後、ワイヤやスタッドバンプのボンディングを行うことで半導体素子のダメージを抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２６１６６４号公報（段落００６０〜００６２、図１）
【特許文献２】特開２０００−１００８４８号公報（段落００１６、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１では、金属箔を半導体素子電極とワイヤの間に配置し、金属箔と一緒にワイヤを電極に接合することから、一度の接合で二つの接合面を接合する必要があり、ワイヤより金属箔が柔らかいためワイヤの形状に沿って金属箔のみが選択的に変形し、半導体素子との接触面積が小さくなる。そのため、狭い領域にエネルギーが集中するので、半導体素子へのダメージを十分に抑制することができないという問題があった。また、金属箔の配置位置がずれる可能性があり、金属箔の配置位置がずれた場合にはワイヤボンダがボンディング位置を認識できず、エラーが発生するという問題があった。さらに、金属箔の余分な領域を取り除く際、ワイヤボンディング部にダメージが生じ、接合不良となるという問題があった。
【０００６】
特許文献２では、半導体素子の電極上にシート状部材を形成するが、パワー半導体装置を樹脂により絶縁封止する工程で、半導体素子の電極とシート状部材の間の未接合領域に樹脂が入り込まず、絶縁不良になるという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ワイヤをボンディングする場合に、半導体素子にダメージを与えることなく、接合強度が高く、絶縁性に優れたボンディング部を、効率よく形成することを可能にするパワー半導体装置の製造方法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】
【０００８】
この発明のパワー半導体装置の製造方法は、ワイヤの接続面に金属板を接合して、パワー半導体素子の表面形状に応じた平坦な形状部を有する接続部を形成する工程と、ワイヤの接続面に形成された接続部を、パワー半導体素子の表面電極にボンディングする工程とを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ワイヤにパワー半導体素子の表面形状に応じた平坦な形状部を有する接続部を形成して、ワイヤの接続部をパワー半導体素子の表面電極にボンディングすることで、半導体素子との接触面積を拡げることができ、ボンディングの際のエネルギー集中を防ぎ、半導体素子へのダメージを十分に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１によるパワー半導体装置の外観を示す模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるパワー半導体装置の構成を示す拡大断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるパワー半導体装置の製造工程を示す拡大断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるパワー半導体装置の製造工程を示す拡大断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるパワー半導体装置の製造工程の他の例を示す平面図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるパワー半導体装置の他の製造工程を示す拡大断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１によるパワー半導体装置の他の製造工程を示す拡大断面図である。
【図８】この発明の実施の形態２によるパワー半導体装置の構成及び製造方向を示す外観模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１であるパワー半導体装置について、図を参照しながら以下に説明する。
図１は、この発明の実施の形態１におけるパワー半導体装置１００の構成を示す外観模式図であり、図２は、図１のＡ−Ａ′線での矢視断面の部分拡大図である。パワー用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（例えば、ゲート配線用ワイヤや、ケース、封止樹脂等）。
【００１２】
図１および図２に示すように、パワー半導体装置１００は、絶縁基板１と、絶縁基板１上のパターン１ａにはんだ２により裏面電極３ｂをダイボンドされたパワー半導体素子３と、パワー半導体素子３の上部の表面電極３ａに接続部としての金属板４ａを介してワイヤボンディングされた電気配線用のワイヤ５とから構成される。
【００１３】
絶縁基板１には、セラミック基板である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）製ＤＢＣ（Direct Bonded Copper）基板（例えば、外形寸法４０ｍｍ×３０ｍｍ×厚さ０．６ｍｍ）が用いられる。絶縁基板１の表面には、Ｃｕ製の導体層であるパターン１ａ（例えば、パターン厚さ０．２ｍｍ）とパターン１ｂ（例えば、パターン厚さ０．２ｍｍ）が設けられている。パターン１ａ上にはパワー半導体素子３が配置され、パターン１ｂ上にはパワー半導体素子３の上部の表面電極３ａと、ワイヤ５の一端５ａと接続されるワイヤ５の他端５ｂとがウェッジワイヤボンディングされている。
【００１４】
なお、絶縁基板１は、ＡｌＮ基板に限るものではなく、セラミック基板としては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、などの絶縁基板基材を用いてもよい。セラミック基板以外では、ガラスエポキシ基板や、金属ベース基板でもよい。また、絶縁基板１は、ＤＢＣ基板としたが、ＤＢＣ基板をＮｉめっきしたものや、ＤＢＡ（Direct Bonded Aluminum、登録商標）基板などを用いてもよい。
【００１５】
パワー半導体素子３としては、Ｓｉ製のＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor、例えば、外形寸法１０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ０．１ｍｍ）を用いる。パワー半導体素子３には、表面電極３ａ（例えば、Ａｌ製、厚さ５ｕｍ）と裏面電極３ｂが設けられている。パワー半導体素子３は、裏面電極３ｂがはんだ２（例えば、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ）によりパターン１ａ上にダイボンドされる。また、パワー半導体素子３は、表面電極３ａが金属板４ａを介してワイヤ５の一端５ａとウェッジワイヤボンディングされることで、外部電極につながる絶縁基板１上のパターン１ｂに電気的に接続される。
【００１６】
なお、パワー半導体素子３は、ＩＧＢＴに限るものではなく、他に、ＩＣ（Integrated Circuit）や、サイリスタ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）のようなパワー半導体を用いることもできる。ＳＢＤ（Schottky Barrier Diode）やＪＢＳ（Junction Barrier Schottky）などのダイオードでもよい。また、パワー半導体以外の半導体パッケージを適用してもよい。
また、パワー半導体素子３は、シリコンウエハを基材とした一般的な素子でもよいが、この発明においては炭化ケイ素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）系材料、またはダイヤモンドといったシリコンと較べてバンドギャップが広い、いわゆるワイドバンドギャップ半導体材料を適用できる。
パワー半導体素子３の表面電極３ａは、Ａｌ製に限るものではなく、Ａｌ−Ｓｉや、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｎｉ／Ａｕなどの導体層としてもよい。表面電極３ａの厚さは、ワイヤボンディング後にパワー半導体素子３の性能に影響がないのであれば、５ｕｍ以下でもよい。
パワー半導体素子３をパターン１ａ上にダイボンドするはんだは、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだに限るものではなく、パワー半導体素子をダイボンドできれば、Ｐｂ入りはんだや、ＳｂやＮｉなどを添加したはんだ、ＡｕやＡｇ、Ｃｕなどのナノ粒子を用いた焼結接合であってもよい。
【００１７】
ワイヤ５は、Ｃｕ製のワイヤ（例えば、直径４００ｕｍ）を用いる。ワイヤ５の一端５ａは、金属板４ａを介してパワー半導体素子３の表面電極３ａと接続される。ワイヤ５の一端５ａ下面側の接続面は、予め金属板４ａに接合され、パワー半導体素子３の上部の表面電極３ａとウェッジワイヤボンディングされている。ワイヤ５の他端５ｂは、絶縁基板１のパターン１ｂにウェッジワイヤボンディングされている。ワイヤ５の一端５ａ下面側の接続面に、この金属板４ａを超音波接合し、パワー半導体素子３の表面の形状に対応する、平坦な形状部を有する接続部を形成することで、半導体素子との接触面積が拡がり、ボンディングの際のエネルギー集中を防ぐので、半導体素子へのダメージを十分に抑制することができる。
なお、ワイヤ５の材質は、Ｃｕ製としたが、これに限るものではない。電気配線部材として適切な導電率を有するものであれば、Ｃｕ系の合金や、純ＡｌやＡｌ系合金、ＡｕやＡｇ系の合金、Ｃｕなどの金属をコアとしＰｄやＡｌで被覆したワイヤでもよい。また、ＤＬＢ（Direct Lead Bonding）においてリードフレームとして使用されるＣｕなどの金属板でもよい。
【００１８】
接続部としての金属板４ａは、Ａｌ製（例えば、外形寸法０．５ｍｍ×１．０ｍｍ×厚さ２００ｕｍ）を用いる。金属板４ａは、ワイヤ５よりも小さいか同等の弾性係数を有することが望ましく、パワー半導体素子３の表面電極３ａとワイヤ５の一端５ａとの間に設けられ、ワイヤ５の一端５ａの接触面積を拡げるだけでなく、緩衝材として機能する。
なお、金属板４ａは、Ａｌ製に限るものではなく、この発明を用いたワイヤボンディング工程によりパワー半導体素子３にダメージを与えないのであれば、金属板４の材質はＳｉやＣｕを含有したＡｌ系の合金や、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、はんだ、これらを積層したクラッド材でもよい。さらに、電気配線用部材として適切な伝導率を持つ物質で、パワー半導体素子３にダメージを与えないための緩衝材としての役割を果たすことができるのであれば、金属フィラーを含有した樹脂などでもよい。
【００１９】
次に、この発明の実施の形態１によるパワー半導体装置１００の製造方法について、図３及び図４に基づき説明する。図３は、この発明の実施の形態１によるパワー半導体装置１００のワイヤ５の一端５ａ下面側の接続面に金属板４ａを接合するための製造工程を示す断面図であり、図４は、ワイヤ５の一端５ａ下面側の接続面に接合した金属板４ａを接続部としてボンディングする製造工程を示す断面図である。
【００２０】
まず、図３（ａ）に示すように、ワイヤ５は、ワイヤボンディングヘッド８に取り付けられた一端５ａが、荷重を掛けて超音波を印加しても接合しにくい、十分に硬い材料で構成された平坦な台座７（例えば、ガラス製）上の金属板４（例えば、外形寸法１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ２００ｕｍ）に押下される。金属板４は台座７に対し、真空吸着により固定されている。
なお、台座７は、ガラス製に限るものではなく、ワイヤボンディングにより金属板４と接合しにくいものであればタングステンカーバイドなどの金属や、イソダンプや、ポリイミドなどといった樹脂などを用いてもよい。
また、金属板４は、超音波を印加した時に接合部の大きさがワイヤ５の底面に接合し、ワイヤボンディングヘッド８の動作に追従してワイヤ５側に接合したまま上昇する程度に密着力が弱い膜であり、底面に平坦な面を形成できるのであれば、めっきやスパッタリングなどにより成膜した膜を利用してもよい。金属板４を台座７に固定する場合の固定方法は、端部を冶具により固定する方法や、台座７と接着材により固定する方法などでもよい。
【００２１】
続いて、ワイヤボンディングヘッド８により押下されたワイヤ５の一端５ａは、電気配線のためのウェッジワイヤボンディングと同様に、荷重が掛けられたたまま超音波を印加され、金属板４と接合する。
この工程により、金属板４の上面はワイヤ５により変形するが、台座７が十分硬いために金属板４の下面は平坦な状態が維持される。また、このとき、超音波が印加された時の衝撃により、金属板４は、ワイヤ５との接合部の大きさに個片化される。
【００２２】
さらに、金属板４と台座７は接合しないため、ワイヤボンディングヘッド８が上昇するとワイヤが繰り出されることなく、ワイヤ５の一端５ａは、図３（ｃ）に示すように、個片化された金属板４ａが接合されたまま、ワイヤボンディングヘッド８の動作に追従して上昇する。
【００２３】
次に、下面が平坦な金属板４ａが接合されたワイヤ５の一端５ａは、図４（ａ）に示すように、ワイヤボンディングヘッド８により、絶縁基板１上にダイボンドされたパワー半導体素子３の表面電極３ａ上に運搬される。
【００２４】
続いて、パワー半導体素子３の表面電極３ａ上に運搬されたワイヤ５の一端５ａは、図４（ｂ）に示すように、ワイヤボンディングヘッド８によりパワー半導体素子３の表面電極３ａ上に押下され、荷重が掛けられたたまま超音波を印加され、金属板４ａとともに表面電極３ａにウェッジワイヤボンディングされる。
【００２５】
このとき、ワイヤ５の一端５ａ下面側の接続面には、金属板４ａが接合され、接続部としての金属板４ａの下面は平坦な状態になっているため、広い接触面積が得られる。そのため、荷重や超音波を印加した時のエネルギーを分散させることができるため、素子へのダメージを抑制でき、図４（ｃ）に示すように、接合を完了させることができる。
また、金属板４ａは、緩衝材として機能し、変形がパワー半導体素子３まで到達しないため、パワー半導体素子３にダメージを与えることなくワイヤ５をボンディングすることが可能となる。
さらに、予めワイヤ５の一端５ａ下面側の接続面に金属板４ａを接合しておくことから、ボンディング時に金属板がずれることを防ぐことで、ボンディング位置を正確に制御でき、接合不良を抑制できる。
また、金属板４ａとパワー半導体素子３間に隙間を形成しないので、特許文献２のように未接合で封止樹脂を充填できない部分が生じないため、絶縁不良を抑制できる。
【００２６】
その後、ワイヤを繰り出しながら絶縁基板１のパターン１ｂにワイヤボンディングヘッド８が移動し、ワイヤ５の他端５ｂが、絶縁基板１のパターン１ｂに対しボンディングされることで電気配線される。最後に、これらの部材は封止樹脂（図示なし）により、絶縁封止され、この発明の実施の形態１によるパワー半導体装置１００が得られる。
絶縁封止には、二液性ポッティング樹脂等の封止樹脂による封止や、トランスファーモールド、ゲルによる封止などが用いられる。
【００２７】
以上のように、この発明の実施の形態１におけるパワー半導体装置１００では、ワイヤ５の一端５ａ下面側に、予め金属板４ａを超音波接合し、パワー半導体素子３の表面の形状に対応する、下面が平坦な金属板４ａを接続部としてパワー半導体素子３の表面電極３ａにボンディングするようにしたので、Ｃｕワイヤを用いたワイヤボンディング時でも、半導体素子との接触面積を拡げることで、ボンディングの際のエネルギー集中を防ぎ、半導体素子へのダメージを十分に抑制することができる。
また、予め金属板４ａを接合しておくことから、ボンディング時に金属板がずれることを防ぐことで、ボンディング位置を正確に制御でき、接合不良を抑制できる。
また、ワイヤの接続に必要な面積の金属板が個別に追従するため、ワイヤボンディング後に余分な金属板を取り除く工程が不要で、ワイヤボンディング部に余計なダメージを与えず、絶縁不良を抑制できる。
【００２８】
また、金属板４ａは、超音波が印加された時の衝撃により、ワイヤ５との接合部の大きさに個片化される場合について説明したが、これに限るものではない。図５（ａ）に示すように、金属板４に予め切れ目４ａｂを形成しておき、超音波の印加の衝撃で接合部の大きさ程度に個片化しやすくしてもよい。切れ目４ａｂの作製方法は、機械的に切削により加工するか、写真製版により切れ絵を形成してもよい。このエッチングは、エッチング液に浸漬するウエットエッチングでも、プラズマなどを利用するドライエッチングでもよい。
この場合も、超音波を印加した時の衝撃及び切れ目を形成した効果と、ワイヤボンディングヘッド８が上昇するときに生じる応力とで、より確実に個片化できる。
【００２９】
また、図５（ｂ）および（ｃ）に示すように、予め個片化した金属板４ａを使用してもよい。この場合、シャーカットにより個片化され、シャーカットに使用した刃を金属板４ａから離さず、ワイヤ５との接合を開始することにより、個片化した金属板４ａの移動を防ぐことができるため、位置ずれを抑制することが可能となる。
このとき、個片化した金属板４ａをそれぞれ真空吸着により固定することが望ましいが、位置ずれせず、ワイヤ５と金属板４ａを接合することができるよう刃の高さを調整するならば、必ずしも固定する必要はない。
【００３０】
また、予め金属板４ａを個片化する方法として、ダイシングシートに金属板４ａを張付け、ダイサーによりカットし、ダイシングシートごと個片化した金属板４ａを台座７に固定してもよい。シャーカットで使用するような刃を押し付け、完全に切断せずに切れ目を形成しつつ、金属板４ａを固定するといった方法によりワイヤ５との接合を行ってもよい。いずれの場合も、切れ目の形状は長方形や楕円形でもよい。また、切れ目の溝はミシン目状やＶ字型、Ｕ字型いずれの状態でもよい。
【００３１】
また、この工程により運搬、接合され、パワー半導体素子３にダメージを与えなければ、金属板４ａは、２枚以上としてもよい。また、複数の金属板４ａを一度にまとめて接合しても、別々に接合するような工程としてもよい。
【００３２】
さらに、従来のＡｌワイヤボンディングを行う場合でも、この発明を利用すると、半導体素子の電極を薄くすることが可能となり、半導体素子の製造コストを低減することが可能となる。
【００３３】
なお、実施の形態１では、均一な板厚の金属板４を用いてワイヤの接続面に接合する方法を説明したが、金属板の板厚を変化させてもよい。例えば、図６および図７に示すように、中央部を厚くした金属板４１ａを用いることで、ワイヤボンディングにより中央の厚さが縮小し、ボンディング後の断面を観察した場合、厚さが均一になるようにすることで、底面にフラットな面を形成しやすくなる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態１では、ファーストボンディングを行う場合に、ワイヤ５の一端５ａに予め金属板４ａを接合する方法を説明したが、実施の形態２では、ステッチボンディングやセカンドボンディングを行う場合について説明する。
【００３５】
図８は、この発明の実施の形態２によるパワー半導体装置２００の構成および製造方法を示す外観模式図である。パワー半導体装置２００では、パワー半導体素子３を効率よく配置するために、ワイヤ５１の中間部５１ｃで、ステッチボンディングやセカンドボンディングを行う。この発明の実施の形態２によるパワー半導体装置２００においては、ステッチボンディングやセカンドボンディングを行う方法として、図８に示すような可動式の台座７１を用いる。
【００３６】
ワイヤ５１の一端５１ａがすでにボンディングされている場合、ワイヤ５１の中間部５１ｃに、実施の形態１のように金属板で接続部を形成する際に、台座がボンディング位置から離れているとワイヤ５１のループが変則的になり、すでに配線したワイヤと干渉することが懸念される。
そこで、台座７１を可動式の台座とし、ワイヤ５１の中間部５１ｃをボンディングするパワー半導体素子３の表面電極３ａの真上１〜２ｍｍの近接する位置に、金属板４が載置されている台座７１を移動させ、その位置でワイヤボンディングヘッド８によりワイヤ５１の中間部５１ｃを台座７１に押下することで、ワイヤ５１の中間部５１ｃ下面側の接続面に金属板４を接合することを可能とした。
ワイヤボンディングヘッド８により押下されたワイヤ５１の中間部５１ｃは、荷重が掛けられたたまま超音波を印加され、中間部５１ｃ下面側の接続面は金属板４と接合する。ワイヤ５１の中間部５１ｃは、金属板４が接合されたまま、ワイヤボンディングヘッド８の動作に追従して上昇し、金属板４が個片化される。その後、台座７１をボンディングに影響のない位置に退避させ、中間部５１ｃ下面側の接続面に接合された金属板４ａを接続部として、パワー半導体素子３の表面電極３ａとボンディングさせることができる。
このように、ステッチボンディングやセカンドボンディングをする場合においても、可動式の台座７１を用い、ワイヤ５１の中間部５１ｃ下面側の接続面に金属板４ａを接合することができ、接続部としての金属板４ａの下面は平坦な状態になっているため、半導体素子との接触面積を拡げることができ、ボンディングの際のエネルギー集中を防ぎ、半導体素子へのダメージを十分に抑制することができる。
パワー半導体装置２００のその他の構成および製造工程については、図１から図４に示す実施の形態１のパワー半導体装置１００と同様であり、同一の部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３７】
以上のように、この発明の実施の形態２におけるパワー半導体装置２００では、可動式の台座７１を用いて、ワイヤ５１の中間部５１ｃをボンディングするパワー半導体素子３の表面電極３ａの真上の位置で、中間部５１ｃ下面側の接続面に、予め金属板４ａを超音波接合し、パワー半導体素子３の表面の形状に対応する、下面が平坦な金属板４ａを接続部としてパワー半導体素子３の表面電極３ａにボンディングするようにしたので、ステッチボンディングやセカンドボンディングを行う場合であっても、ワイヤのループが変則的になったり、すでに配線したワイヤと干渉することなく、容易にワイヤの接続面に金属板を接合でき、Ｃｕワイヤを用いたワイヤボンディング時でも、半導体素子との接触面積を拡げることで、ボンディングの際のエネルギー集中を防ぎ、半導体素子へのダメージを十分に抑制することができる。
また、予め中間部５１ｃ下面側の接続面に金属板４ａを接合しておくことから、ボンディング時に金属板がずれることを防ぐことで、ボンディング位置を正確に制御でき、接合不良を抑制できる。
また、ワイヤの接続に必要な面積の金属板が個別に追従するため、ワイヤボンディング後に余分な金属板を取り除く工程が不要で、ワイヤボンディング部に余計なダメージを与えず、絶縁不良を抑制できる。
【００３８】
なお、この実施の形態２においては、台座７１が可動式としたが、絶縁基板１および絶縁基板１に配置された各種部材とワイヤボンディングヘッド８が移動しても、同様の効果を得ることができる。
【００３９】
また、この実施の形態２における製造方法でパワー半導体素子上でのステッチボンディングやセカンドボンディングを行う場合のファーストボンディングは、必ずしもこの発明によるパワー半導体素子上のボンディングである必要はない。例えば、ファーストボンディングは絶縁基板上のボンディングでもよい。
【００４０】
なお、この発明の実施の形態においては、ワイヤボンディングの方法はウェッジボンディングとしたがこれに限るものではなく、ボールボンドでもよい。したがって、ワイヤ５の線形はφ４００ｕｍとしたが、ワイヤ５が破断することなく金属板を持ち上げることが可能であればボールボンディングで用いられるようなφ１０〜８０ｕｍのワイヤや、ウェッジボンディングで用いられるφ８０〜５００ｕｍのワイヤでもよい。
【００４１】
また、上述した実施の形態１および実施の形態２におけるパワー半導体装置を構成するパワー半導体素子３としては、珪素（Ｓｉ）によって形成されたものには限定されず、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てもよい。ワイドバンドギャップ半導体としては、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンドなどが挙げられことは、すでに述べたとおりである。
【００４２】
このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたパワー半導体素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高い。また、耐熱性も高いため、放熱部材の冷却フィンの小型化や、空冷化が可能であるので、パワー半導体装置の一層の小型化が可能になる。
【００４３】
パワー半導体装置の小型化が進むと、放熱性を確保し、熱応力に対する長期信頼性への要求がさらに高度になる。このような要求に対しても、この発明のパワー半導体装置は、優れた効果を発揮する。
【００４４】
なお、この発明は、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、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  絶縁基板、３  パワー半導体素子、３ａ  表側電極、４、４ａ  金属板、５  ワイヤ、７  台座、８  ワイヤボンディングヘッド、４１ａ  金属板、５１  ワイヤ、７１  台座、１００、２００、３００  パワー半導体装置
【図１】
2016086003.tif 000003
【図２】
2016086003.tif 000004
【図３】
2016086003.tif 000005
【図４】
2016086003.tif 000006
【図５】
2016086003.tif 000007
【図６】
2016086003.tif 000008
【図７】
2016086003.tif 000009
【図８】
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