(57)【要約】【課題】  製造効率を高めるとともに、半導体素子と導通支持部材とをより確実に接合することが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】  機能回路が形成された機能面３１０および機能面３１０とは反対側を向く裏面３２０を有する半導体素子３００と、半導体素子３００を支持し、且つ半導体素子３００に導通するリード１０１と、半導体素子３００とリード１０１の少なくとも一部とを覆う樹脂パッケージ４００と、を備える半導体装置Ａ１であって、半導体素子３００は、機能面３１０に形成され、且つ機能面３１０が向く方向に突出する機能面側凸部３３４と、機能面３１０に積層された補強層３７０と、を具備する機能面側電極３３０を有しており、機能面側電極３３０の機能面側凸部３３４とリード１０１との一部ずつが固相接合状態で接合された第１固相接合部５１０を有する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能回路が形成された機能面および該機能面とは反対側を向く裏面を有する半導体素子と、
前記半導体素子を支持し、且つ前記半導体素子に導通する導通支持部材と、
前記半導体素子と前記導通支持部材の少なくとも一部とを覆う樹脂パッケージと、
を備え、
前記半導体素子は、前記機能面に形成され、且つ前記機能面が向く方向に突出する機能面側凸部を具備する機能面側電極と、
前記機能面に積層された補強層と、を有しており、
前記機能面側電極の前記機能面側凸部と前記導通支持部材との一部ずつが固相接合状態で接合された第１固相接合部を有する、半導体装置。
【請求項２】
前記機能面側電極は、前記機能面に接する基材層を有する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記基材層は、Ａｌからなる、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記機能面側凸部と前記基材層とは、平面視において互いに重ならない、請求項２または３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記機能面側電極は、前記基材層上に積層された下地層を有する、請求項２ないし４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記下地層は、Ｔｉ、ＷおよびＴａのいずれかからなる、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記機能面側電極は、前記下地層上に積層された再配線層を有し、
前記機能面側凸部は、前記再配線層上に形成されている、請求項５または６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記再配線層は、Ｃｕからなる、請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記再配線層は、平面視において前記基材層よりも大である、請求項７または８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記補強層は、前記再配線層と前記機能面側凸部との間に設けられている、請求項７ないし９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記補強層は、第１導電体補強層を含む、請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記第１導電体補強層は、Ｎｉからなる、請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記補強層は、前記第１導電体補強層に対して前記機能面側凸部側に積層された第２導電体補強層を含む、請求項１１または１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記第２導電体補強層は、Ｔｉからなる、請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記補強層は、前記第２導電体補強層に対して前記機能面側凸部側に積層された第３導電体補強層を含む、請求項１３または１４に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記第３導電体補強層は、Ｃｕからなる、請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記補強層は、絶縁体からなる絶縁体補強層を含み、
前記機能面側電極は、前記絶縁体補強層に対して前記機能面とは反対側に積層された再配線層を有する、請求項５または６に記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記絶縁体補強層は、前記機能面側凸部を収容する貫通孔を有する、請求項１７に記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記絶縁体補強層は、ポリイミドからなる、請求項１８に記載の半導体装置。
【請求項２０】
前記機能面側電極は、最表層に位置する接合促進層を有する、請求項７ないし１９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２１】
前記機能面側電極の前記接合促進層は、ＮｉよびＰｄの少なくともいずれかを含む、請求項２０に記載の半導体装置。
【請求項２２】
前記機能面側電極の前記接合促進層は、前記機能面側凸部に積層されたＮｉ層と、このＮｉ層上に積層されたＰｄ層を有する、請求項２１に記載の半導体装置。
【請求項２３】
前記機能面を覆い、かつ前記機能面側電極を前記機能面に到達させる貫通孔が形成されたパッシベーション膜を備える、請求項７ないし２２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２４】
前記パッシベーション膜は、ＳｉＮからなる、請求項２３に記載の半導体装置。
【請求項２５】
前記再配線層は、平面視において前記パッシベーション膜と重なる、請求項２３または２４に記載の半導体装置。
【請求項２６】
前記機能面側凸部は、平面視において前記パッシベーション膜と重なる、請求項２３ないし２５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２７】
前記パッシベーション膜上に積層された保護膜を備える、請求項２３ないし２６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２８】
前記保護膜は、ポリイミドからなる、請求項２７に記載の半導体装置。
【請求項２９】
前記再配線層は、平面視において前記保護膜と重なる、請求項２７または２８に記載の半導体装置。
【請求項３０】
前記機能面側凸部は、平面視において前記保護膜と重なる、請求項２７ないし２９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項３１】
前記機能面側凸部は、Ｃｕからなる、請求項１ないし３０のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項３２】
前記導通支持部材は、金属からなるリードである、請求項１ないし３１のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項３３】
前記リードの一部が、前記樹脂パッケージから突出している、請求項３２に記載の半導体装置。
【請求項３４】
前記リードのうち前記第１固相接合部と反対側の面は、凹凸状とされている、請求項３２または３３に記載の半導体装置。
【請求項３５】
前記半導体素子は、複数の前記機能面側電極を有する、請求項１ないし３４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項３６】
前記機能面側電極は、複数の前記機能面側凸部を有する、請求項１ないし３５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項３７】
前記半導体素子に接合された放熱部材をさらに備えており、
前記半導体素子は、前記裏面に形成された裏面金属層を有しており、
前記半導体素子の前記裏面金属層と前記放熱部材との一部ずつが固相接合状態で接合された第２固相接合部を有する、請求項１ないし３６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項３８】
前記裏面金属層には、接合促進層が積層されている、請求項３７に記載の半導体装置。
【請求項３９】
前記裏面金属層の前記接合促進層は、ＮｉおよびＰｄの少なくともいずれかを含む、請求項３８に記載の半導体装置。
【請求項４０】
前記放熱部材には、接合促進層が積層されている、請求項３７に記載の半導体装置。
【請求項４１】
前記放熱部材の前記接合促進層は、ＮｉおよびＰｄの少なくともいずれかを含む、請求項４０に記載の半導体装置。
【請求項４２】
前記放熱部材のうち前記裏面金属層に接合された部位と反対側の面は、凹凸状とされている、請求項３７ないし４１のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項４３】
前記放熱部材のうち前記第２固相接合部と反対側の面は、前記樹脂パッケージから露出している、請求項３７ないし４２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項４４】
前記導通支持部材は、前記半導体素子に向けて凸である導通支持部材側凸部を有する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４５】
前記導通支持部材の全体が、前記導通支持部材側凸部を構成する、請求項４４に記載の半導体装置。
【請求項４６】
前記導通支持部材側凸部は、前記第１固相接合部を囲む曲面を有する、請求項４５に記載の半導体装置。
【請求項４７】
前記導通支持部材側凸部は、前記機能面が広がる方向において前記第１固相接合部から離間するように延出するひさし部を有する、請求項４６に記載の半導体装置。
【請求項４８】
前記導通支持部材側凸部は、前記第１固相接合部を避けた領域に形成された酸化物層を有する、請求項４５ないし４７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項４９】
前記導通支持部材側凸部は、主成分としてＣｕを含む、請求項４５ないし４８のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５０】
前記導通支持部材側凸部は、Ｎｉをさらに含む、請求項４９に記載の半導体装置。
【請求項５１】
犠牲部材に金属からなる導通支持部材を形成する工程と、
半導体素子の機能面に形成された金属からなる機能面側凸部を具備する機能面側電極と前記導通支持部材とを固相接合により接合する固相接合工程と、
前記犠牲部材を除去する工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。
【請求項５２】
前記固相接合工程後、前記犠牲部材を除去する工程の前に、前記半導体素子および前記導通支持部材を覆う封止樹脂を形成する工程を備える、請求項５１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５３】
前記導通支持部材を形成する工程においては、貫通孔を有し且つ前記犠牲部材を部分的に覆うレジスト層を形成する処理と、前記犠牲部材のうち前記レジスト層から露出した部位にめっきにより前記導通支持部材を形成する処理と、を含む、請求項５２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５４】
前記導通支持部材を形成する工程の後、前記固相接合工程の前に、前記導通支持部材のうち前記犠牲部材から離間する側の一部を除去することにより、前記導通支持部材に平坦な面を形成する工程を備える、請求項５３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５５】
前記導通支持部材は、主成分としてＣｕを含む、請求項５３または５４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５６】
前記導通支持部材は、Ｎｉをさらに含む、請求項５５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５７】
前記平坦な面を形成する工程の後、前記固相接合工程の前に、前記導通支持部材を酸化させることにより、酸化物層を形成する工程をさらに備える、請求項５３ないし５６のいずれか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】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子が内蔵された半導体装置においては、前記半導体素子への導通経路を構成し、かつ前記半導体素子を支持する導通支持部材が用いられる。特許文献１には、従来の半導体装置の一例が開示されている。この半導体装置においては、前記導通支持部材として金属からなるリードが用いられている。前記半導体素子と前記リードとを導通させる手段としては、Ａｕなどからなる複数のワイヤが用いられている。
【０００３】
前記半導体装置の製造工程においては、前記複数のワイヤをボンディングする工程を実行する。このボンディング工程は、前記複数のワイヤについて順次行われ、前記複数のワイヤに対して一括して実行できない。このため、前記半導体装置の製造効率向上が阻害される。また、前記ワイヤは、比較的細いため、前記半導体装置の製造工程や前記半導体装置の使用時において、意図せず切断したり剥離したりするおそれがある。また、アイランド等と称される放熱部材に前記半導体素子を接合する場合、接合材を介して前記半導体素子と前記放熱部材とが接合される。この接合の効率向上や、接合の確実化が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−７３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、製造効率を高めるとともに、前記半導体素子と前記導通支持部材とをより確実に接合することが可能な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一の側面によって提供される半導体装置は、機能回路が形成された機能面および該機能面とは反対側を向く裏面を有する半導体素子と、前記半導体素子を支持し、且つ前記半導体素子に導通する導通支持部材と、前記半導体素子と前記導通支持部材の少なくとも一部とを覆う樹脂パッケージと、を備え、前記半導体素子は、前記機能面に形成され、且つ前記機能面が向く方向に突出する機能面側凸部を具備する機能面側電極と、前記機能面に積層された補強層と、を有しており、前記機能面側電極の前記機能面側凸部と前記導通支持部材との一部ずつが固相接合状態で接合された第１固相接合部を有する。
【０００７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面側電極は、前記機能面に接する基材層を有する。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記基材層は、Ａｌからなる。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面側凸部と前記基材層とは、平面視において互いに重ならない。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面側電極は、前記基材層上に積層された下地層を有する。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記下地層は、Ｔｉ、ＷおよびＴａのいずれかからなる。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面側電極は、前記下地層上に積層された再配線層を有し、前記機能面側凸部は、前記再配線層上に形成されている。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記再配線層は、Ｃｕからなる。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記再配線層は、平面視において前記基材層よりも大である。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記補強層は、前記再配線層と前記機能面側凸部との間に設けられている。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記補強層は、第１導電体補強層を含む。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第１導電体補強層は、Ｎｉからなる。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記補強層は、前記第１導電体補強層に対して前記機能面側凸部側に積層された第２導電体補強層を含む。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第２導電体補強層は、Ｔｉからなる。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記補強層は、前記第２導電体補強層に対して前記機能面側凸部側に積層された第３導電体補強層を含む。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第３導電体補強層は、Ｃｕからなる。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記補強層は、絶縁体からなる絶縁体補強層を含み、前記機能面側電極は、前記絶縁体補強層に対して前記機能面とは反対側に積層された再配線層を有する。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁体補強層は、前記機能面側凸部を収容する貫通孔を有する。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁体補強層は、ポリイミドからなる。
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面側電極は、最表層に位置する接合促進層を有する。
【００２６】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面側電極の前記接合促進層は、ＮｉよびＰｄの少なくともいずれかを含む。
【００２７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面側電極の前記接合促進層は、前記機能面側凸部に積層されたＮｉ層と、このＮｉ層上に積層されたＰｄ層を有する。
【００２８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面を覆い、かつ前記機能面側電極を前記機能面に到達させる貫通孔が形成されたパッシベーション膜を備える。
【００２９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記パッシベーション膜は、ＳｉＮからなる。
【００３０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記再配線層は、平面視において前記パッシベーション膜と重なる。
【００３１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面側凸部は、平面視において前記パッシベーション膜と重なる。
【００３２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記パッシベーション膜上に積層された保護膜を備える。
【００３３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記保護膜は、ポリイミドからなる。
【００３４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記再配線層は、平面視において前記保護膜と重なる。
【００３５】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面側凸部は、平面視において前記保護膜と重なる。
【００３６】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面側凸部は、Ｃｕからなる。
【００３７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材は、金属からなるリードである。
【００３８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記リードの一部が、前記樹脂パッケージから突出している。
【００３９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記リードのうち前記第１固相接合部と反対側の面は、凹凸状とされている。
【００４０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体素子は、複数の前記機能面側電極を有する。
【００４１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記機能面側電極は、複数の前記機能面側凸部を有する。
【００４２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体素子に接合された放熱部材をさらに備えており、前記半導体素子は、前記裏面に形成された裏面金属層を有しており、前記半導体素子の前記裏面金属層と前記放熱部材との一部ずつが固相接合状態で接合された第２固相接合部を有する。
【００４３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記裏面金属層には、接合促進層が積層されている。
【００４４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記裏面金属層の前記接合促進層は、ＮｉおよびＰｄの少なくともいずれかを含む。
【００４５】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記放熱部材には、接合促進層が積層されている。
【００４６】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記放熱部材の前記接合促進層は、ＮｉおよびＰｄの少なくともいずれかを含む。
【００４７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記放熱部材のうち前記裏面金属層に接合された部位と反対側の面は、凹凸状とされている。
【００４８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記放熱部材のうち前記第２固相接合部と反対側の面は、前記樹脂パッケージから露出している。
【００４９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材は、前記半導体素子に向けて凸である導通支持部材側凸部を有する。
【００５０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材の全体が、前記導通支持部材側凸部を構成する。
【００５１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材側凸部は、前記第１固相接合部を囲む曲面を有する。
【００５２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材側凸部は、前記機能面が広がる方向において前記第１固相接合部から離間するように延出するひさし部を有する。
【００５３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材側凸部は、前記第１固相接合部を避けた領域に形成された酸化物層を有する。
【００５４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材側凸部は、主成分としてＣｕを含む。
【００５５】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材側凸部は、Ｎｉをさらに含む。
【００５６】
本発明の第二の側面によって提供される半導体装置は、犠牲部材に金属からなる導通支持部材を形成する工程と、半導体素子の機能面に形成された金属からなる機能面側凸部を具備する機能面側電極と前記導通支持部材とを固相接合により接合する固相接合工程と、前記犠牲部材を除去する工程と、を備える。
【００５７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記固相接合工程後、前記犠牲部材を除去する工程の前に、前記半導体素子および前記導通支持部材を覆う封止樹脂を形成する工程を備える。
【００５８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材を形成する工程においては、貫通孔を有し且つ前記犠牲部材を部分的に覆うレジスト層を形成する処理と、前記犠牲部材のうち前記レジスト層から露出した部位にめっきにより前記導通支持部材を形成する処理と、を含む。
【００５９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材を形成する工程の後、前記固相接合工程の前に、前記導通支持部材のうち前記犠牲部材から離間する側の一部を除去することにより、前記導通支持部材に平坦な面を形成する工程を備える。
【００６０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材は、主成分としてＣｕを含む。
【００６１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材は、Ｎｉをさらに含む。
【００６２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記平坦な面を形成する工程の後、前記固相接合工程の前に、前記導通支持部材を酸化させることにより、酸化物層を形成する工程をさらに備える。
【００６３】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第一実施形態に基づく半導体装置を示す平面図である。
【図２】図１の半導体装置を示す底面図である。
【図３】図１の半導体装置を示す正面図である。
【図４】図１の半導体装置を示す側面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】図１の半導体装置を示す要部拡大断面図である。
【図７】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図８】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図９】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図１０】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図１１】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図１２】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図１３】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図１４】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図１５】図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図１６】本発明の第ニ実施形態に基づく半導体装置を示す要部拡大断面図である。
【図１７】本発明の第三実施形態に基づく半導体装置を示す要部拡大断面図である。
【図１８】半発明の第四実施形態に基づく半導体装置を示す平面図である。
【図１９】図１８の半導体装置を示す底面図である。
【図２０】図１８の半導体装置を示す正面図である。
【図２１】図１８の半導体装置を示す側面図である。
【図２２】図１８のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿う断面図である。
【図２３】図１８の半導体装置を示す要部拡大断面図である。
【図２４】本発明の第五実施形態に基づく半導体装置を示す正面図である。
【図２５】図２４の半導体装置を示す断面図である。
【図２６】図２４の半導体装置を示す要部拡大断面図である。
【図２７】図２４の半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図２８】図２４の半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図２９】図２４の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図３０】図２４の半導体装置の製造方法の一例を示す断面図である。
【図３１】図２４の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図３２】図２４の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図３３】図２４の半導体装置の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【図３４】図２４の半導体装置の製造方法の他の例を示す要部拡大断面図である。
【図３５】図２４の半導体装置の製造方法の他の例を示す要部拡大断面図である。
【図３６】図２４の半導体装置の製造方法の他の例を示す要部拡大断面図である。
【図３７】図２４の半導体装置の製造方法の他の例を示す要部拡大断面図である。
【図３８】図２４の半導体装置の製造方法の他の例を示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００６６】
図１〜図６は、本発明の第一実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ１は、リード１０１〜１０７、半導体素子３００および封止樹脂４００を備えている。
【００６７】
図１は、半導体装置Ａ１を示す平面図である。図２は、半導体装置Ａ１を示す底面図である。図３は、半導体装置Ａ１を示す正面図である。図４は、半導体装置Ａ１を示す側面図である。図５は、図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図６は、半導体装置Ａ１を示す要部拡大断面図である。
【００６８】
リード１０１〜１０７は、本発明で言う導通支持部材の一例である。リード１０１〜１０７は、半導体素子３００と半導体装置Ａ１外との導通経路を構成するとともに、半導体素子３００を支持している。リード１０１〜１０７は、金属からなり、好ましくはＣｕおよびＮｉのいずれか、またはこれらの合金や４２アロイなどからなる。また、リード１０１〜１０７の表面に、Ｔｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕなどのめっき層を設けてもよい。本実施形態においては、リード１０１〜１０７が、Ｃｕからなる場合を例に説明する。リード１０１〜１０７の厚さは特に限定されないが、たとえば５０μｍ〜５００μｍ、好ましくは１００μｍ〜１５０μｍである。
【００６９】
リード１０１〜１０７は、それぞれが、対向部１１０および端子部１２０を有している。対向部１１０は、平面視において半導体素子３００と重なっており、後述する半導体素子３００の機能面側電極３３０と対向する部分である。端子部１２０は、封止樹脂４００から露出しており、半導体装置Ａ１を回路基板などに実装するために用いられる。図３および図５に示すように、リード１０１〜１０７は、対向部１１０と端子部１２０との間に屈曲部を有している。また、リード１０１は、２つの端子部１２０を有している。
【００７０】
図５に示すように、対向部１１０は、接合面１１３および裏面１１４を有している。接合面１１３は、半導体素子３００の機能面側電極３３０に対面する面であり、機能面側電極３３０に接合されている。裏面１１４は、接合面１１３とは反対側を向く面である。図２および図６に示すように、対向部１１０の裏面１１４は、凹凸状とされている。この凹凸状部分の深さは、たとえば２０μｍ程度である。
【００７１】
本実施形態においては、図１に示すように、リード１０１、リード１０４およびリード１０６の端子部１２０が、図中左方に突出している。また、リード１０２、リード１０３、リード１０５およびリード１０７の端子部１２０が、図中右方に突出している。リード１０１の対向部１１０は、比較的大型である。リード１０２およびリード１０３の対向部１１０は、リード１０１の対向部１１０よりも小型であり、ｙ方向に並んでいる。リード１０１の対向部１１０とリード１０２およびリード１０３の対向部１１０とは、ｘ方向に並んでいる。リード１０４、リード１０５、リード１０６およびリード１０７の対向部１１０は、比較的小型である。リード１０６およびリード１０７の対向部１１０がｘ方向中央寄りにおいてｘ方向に並んで配置されている。リード１０４およびリード１０５の対向部１１０は、リード１０６およびリード１０７の対向部１１０を挟んでｘ方向両側に配置されている。
【００７２】
半導体素子３００は、半導体装置Ａ１の機能を発揮する素子であり、その種類は特に限定されないが、トランジスタ、ダイオード、ＬＳＩなど種々の素子を選択できる。図５に示すように、半導体素子３００は、機能面３１０および裏面３２０を有している。機能面３１０は、半導体素子３００の機能を実現する機能回路（図示略）が形成された面である。裏面３２０は、機能面３１０とは反対側を向く面である。半導体素子３００は、たとえばＳｉなどからなるウエハから製造される。
【００７３】
半導体素子３００は、複数の機能面側電極３３０、パッシベーション膜３４０および保護膜３５０を有している。
【００７４】
複数の機能面側電極３３０は、機能面３１０に形成されており、リード１０１〜１０７に各別に導通している。本実施形態においては、リード１０１〜リード１０７に対応して７つの機能面側電極３３０が形成されている。これらの機能面側電極３３０は、大きさや配置が異なるものの、基本的な構成は共通している。
【００７５】
本実施形態においては、図１に示すように、リード１０１の対向部１１０に対向する機能面側電極３３０は、比較的大型であり、ｙ方向を長手方向とする平面視永矩形状である。リード１０２およびリード１０３の対向部１１０と対向する２つの機能面側電極３３０は、平面視略正方形状であり、ｙ方向に並んでいる。リード１０１の対向部１１０に対向する機能面側電極３３０とリード１０２およびリード１０３の対向部１１０に対向する２つの機能面側電極３３０とは、ｘ方向に並んでいる。リード１０４、リード１０５、リード１０６およびリード１０７の対向部１１０に対向する４つの機能面側電極３３０は、比較的小型であり、平面視略正方形状である。リード１０６およびリード１０７の対向部１１０に対向する２つの機能面側電極３３０がｘ方向中央寄りにおいてｘ方向に並んで配置されている。リード１０４およびリード１０５の対向部１１０に対向する２つの機能面側電極３３０は、リード１０６およびリード１０７の対向部１１０を挟んでｘ方向両側に配置されている。
【００７６】
図１、図５および図６に示すように、機能面側電極３３０は、基材層３３１、下地層３３２、再配線層３３３、補強層３７０、機能面側凸部３３４および接合促進層３３５を有している。
【００７７】
基材層３３１は、機能面３１０に接しており、機能面３１０の前記機能回路の適所に直接導通する部分である。機能面３１０は、たとえばＡｌからなる。基材層３３１の厚さは、たとえば０．１μｍ〜１０μｍである。
【００７８】
ここで、パッシベーション膜３４０および保護膜３５０について説明する。パッシベーション膜３４０は、半導体素子３００の主体であるＳｉに過度な力が負荷されることを防止するためのものであり、たとえばＳｉＮなどの絶縁材料からなる。パッシベーション膜３４０の厚さは、たとえば２００ｎｍ〜３μｍである。保護膜３５０は、パッシベーション膜３４０上に積層されており、半導体素子３００の主体であるＳｉに過度な力が負荷されることを防止したり、再配線層３３３の形成を容易化するためのものである。保護膜３５０は、たとえばポリイミドなどの絶縁材料からなる。保護膜３５０の厚さは、たとえば５μｍ程度である。
【００７９】
パッシベーション膜３４０には、貫通孔３４１が形成されている。貫通孔３４１は、機能面側電極３３０の基材層３３１を露出させるために設けられている。本実施形態においては、パッシベーション膜３４０のうち貫通孔３４１の周辺部分が、基材層３３１の端縁を覆っている。保護膜３５０には、貫通孔３５１が形成されている。貫通孔３５１は、平面視において貫通孔３４１と一致しており、機能面側電極３３０の基材層３３１を露出させるために設けられている。
【００８０】
機能面側電極３３０の説明に戻る。下地層３３２は、再配線層３３３を形成するための下地をなす層である。下地層３３２は、平面視において、機能面側電極３３０の形状に一致する。すなわち、下地層３３２は、基材層３３１のうちパッシベーション膜３４０および保護膜３５０から露出した部分と、パッシベーション膜３４０の貫通孔３４１、保護膜３５０の貫通孔３５１および保護膜３５０の適所を覆っている。下地層３３２は、たとえばＴｉ、ＴｉＷおよびＴａなどからなる。下地層３３２の厚さは、１００ｎｍ程度である。
【００８１】
再配線層３３３は、機能面側電極３３０の主体をなす層であり、平面視において基材層３３１よりも大である。再配線層３３３の材質は特に限定されないが、本実施形態においては、Ｃｕからなる。再配線層３３３の厚さは、たとえば１０μｍ程度である。
【００８２】
補強層３７０は、機能面３１０に積層された膜であり、機能面側電極３３０を補強するために設けられている。本実施形態においては、補強層３７０は、再配線層３３３と機能面側凸部３３４との間に設けられている。また、本実施形態の補強層３７０は、第１導電体補強層３７１からなる。第１導電体補強層３７１は、単一の金属からなる層であり、本実施形態においては、Ｎｉからなる。第１導電体補強層３７１の厚さは、たとえば３〜２０μｍである。
【００８３】
機能面側凸部３３４は、第１導電体補強層３７１上に形成されており、機能面３１０が向く方向に突出している。機能面側凸部３３４の材質は、導電性材料であれば特に限定されないが、本実施形態においては、Ｃｕである。また、機能面側凸部３３４の形状は特に限定されないが、本実施形態においては、円柱形状である。機能面側凸部３３４の大きさは、直径が２５μｍ〜２００μｍ、高さが１０μｍ〜５００μｍである。平面視において、機能面側凸部３３４は、基材層３３１とは重なっておらず、基材層３３１を避けた位置に配置されている。また、機能面側凸部３３４は、平面視においてパッシベーション膜３４０および保護膜３５０と重なっている。
【００８４】
また、本実施形態においては、図１に示すように、リード１０１、リード１０２およびリード１０３の対向部１１０に対向する３つの機能面側電極３３０には、複数の機能面側凸部３３４が形成されている。リード１０１の対向部１１０に対向する機能面側凸部３３４には、４行２列の８個の機能面側凸部３３４が形成されている。リード１０２およびリード１０３の対向部１１０に対向する機能面側電極３３０には、２行２列の４個の機能面側凸部３３４が形成されている。リード１０４〜１０７の対向部１１０に対向する機能面側電極３３０には、１つずつの機能面側凸部３３４が形成されている。
【００８５】
接合促進層３３５は、機能面側電極３３０の最表層を構成しており、本実施形態においては、機能面側凸部３３４および第１導電体補強層３７１を覆っている。接合促進層３３５は、機能面側電極３３０とリード１０１〜１０７の対向部１１０との接合を強化するためのものである。接合促進層３３５は、ＮｉおよびＰｄの少なくともいずれかを含んでおり、本実施形態においては、機能面側凸部３３４および第１導電体補強層３７１を直接覆うＮｉ層と、このＮｉ層上に積層されたＰｄ層からなる。接合促進層３３５の厚さは、たとえば１００ｎｍ〜１０μｍ程度である。また、接合促進層３３５の材質としては、上記以外にＣｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕなどを適宜採用できる。
【００８６】
機能面側電極３３０とリード１０１〜１０７の対向部１１０とは、固相接合によって接合されている。より具体的には、機能面側凸部３３４の頂面と対向部１１０の接合面１１３とが固相接合されている。これにより、図６に示すように、半導体装置Ａ１は、機能面側凸部３３４の帳面と対向部１１０の接合面１１３との一部ずつが固相接合状態で接合された第１固相接合部５１０を有する。なお、本実施形態においては、機能面側凸部３３４と対向部１１０の接合面１１３との間に接合促進層３３５が介在する構成となっている。なお、機能面側電極３３０に接合促進層３３５を形成することに加えて、あるいはこれに代えて、対向部１１０の接合面１１３に接合促進層を形成してもよい。
【００８７】
封止樹脂４００は、半導体素子３００の全体と、リード１０１〜１０７のうち端子部１２０を除く部分とを覆っている。封止樹脂４００は、絶縁性材料からなり、本実施形態においては、たとえば黒色のエポキシ樹脂からなる。本実施形態においては、４００は、機能面側凸部３３４を避けた領域において、対向部１１０の接合面１１３と機能面側電極３３０の接合促進層３３５との間にも充填されている。
【００８８】
次に、半導体装置Ａ１の製造方法の一例について、以下に説明する。
【００８９】
まず、図７に示すように、半導体素子３００に基材層３３１を形成する。基材層３３１は、半導体素子３００の機能面３１０に形成された機能回路（図示略）の適所に導通する。基材層３３１は、たとえばＡｌを用いためっきによってパターン形成する。基材層３３１の厚さは、たとえば０．１μｍ〜１０μｍである。
【００９０】
次いで、図８に示すように、パッシベーション膜３４０および保護膜３５０を形成する。パッシベーション膜３４０および保護膜３５０の形成は、たとえばＳｉＮ膜およびポリイミド膜を機能面３１０全面に形成する。前記ＳｉＮ膜の厚さは、たとえば２００ｎｍ〜３μｍである。また、前記ポリイミド膜の厚さは、たとえば５μｍ程度である。そして、エッチングなどのパターニングにより、前記ＳｉＮ膜および前記ポリイミド膜に基材層３３１を露出させる貫通孔３４１および貫通孔３５１を形成する。これにより、パッシベーション膜３４０および保護膜３５０が得られる。
【００９１】
次いで、図９に示すように、下地層３３２を形成する。具体的には、基材層３３１のうちパッシベーション膜３４０および保護膜３５０から露出する部分と、貫通孔３４１および貫通孔３５１と、保護膜３５０とを覆うように、厚さが１００ｎｍ程度のＴｉ、ＴｉＷおよびＴａなどからなる膜を形成する。製膜方法は特に限定されないが、ＣＶＤやスパッタなどを用いることができる。なお、下地層３３２の形状、大きさおよび配置は、形成すべき機能面側電極３３０の形状、大きさおよび配置に対応させる。
【００９２】
次いで、図１０に示すように、再配線層３３３を形成する。再配線層３３３の形成は、たとえば下地層３３２を利用した電解メッキによって行う。再配線層３３３は、たとえばＣｕからなり、その厚さが１０μｍ程度である。再配線層３３３の形状、大きさおよび配置は、下地層３３２と略一致する。
【００９３】
次いで、図１１に示すように第１導電体補強層３７１を形成する。第１導電体補強層３７１の形成は、たとえばメッキによっておこなう。第１導電体補強層３７１は、たとえばＮｉからなり、その厚さが３〜２０μｍである。第１導電体補強層３７１の形状、大きさおよび配置は、下地層３３２と略一致する。
【００９４】
次いで、図１２に示すように、機能面側凸部３３４を形成する。機能面側凸部３３４の形成は、たとえばメッキやスパッタリングとパターニングとを組み合わせることによって行う。たとえば、機能面側凸部３３４の平面視形状に一致する開口を有するマスクを用意し、このマスクを用いてメッキやスパッタリングによってＣｕを付着させる。または、メッキやスパッタリングによって形成したＣｕ膜に対して、エッチング処理などを施すことにより、機能面側凸部３３４を形成する。
【００９５】
次いで、図１３に示すように、接合促進層３３５を形成する。接合促進層３３５の形成は、第１導電体補強層３７１および機能面側凸部３３４を覆うように、たとえばめっきによってＮｉ層およびＰｄ層を順次形成することによって行う。接合促進層３３５の厚さは、たとえば１００ｎｍ〜１０μｍである。
【００９６】
次いで、図１４に示すように、リード１０１〜１０７の対向部１１０の接合面１１３と半導体素子３００の複数の機能面側電極３３０とを接合する。この接合においては、たとえば、半導体素子３００をテーブル８０１に固定し、リード１０１〜１０７の対向部１１０の裏面１１４に治具８０２を押し付ける。治具８０２の図中下面には複数の突起が形成されている。治具８０２からリード１０１〜１０７に所定の押圧力を加えた状態で、治具８０２をｘｙ平面内において振動させる。この振動は、たとえば超音波と比べて低周波数であり、たとえば１００Ｈｚ以下、具体的には５０Ｈｚ〜６０Ｈｚである。これにより、図１５に示すように、接合促進層３３５を挟んで機能面側凸部３３４と対向部１１０とが固相接合される。これにより、第１固相接合部５１０が形成される。また、対向部１１０の裏面１１４は、治具８０２が押し付けられた痕跡として、凹凸状の形状とされる。
【００９７】
この後は、封止樹脂４００を形成するなどの工程を経ることにより、半導体装置Ａ１が得られる。
【００９８】
次に、半導体装置Ａ１の作用について説明する。
【００９９】
本実施形態によれば、機能面側凸部３３４とリード１０１〜１０７の対向部１１０との一部ずつが固相接合によって接合された第１固相接合部５１０が形成されている。固相接合は、両者が直接接合される接合形態であり、ワイヤやはんだなど、両者の間に介在する接合媒体を必要としない。また、すべての機能面側凸部３３４とリード１０１〜１０７の対向部１１０との固相接合を一括して実施することができる。また、補強層３７０が設けられていることにより、機能面側電極３３０の剛性が補強されている。このため、固相接合を行う際に負荷される力によって、機能面３１０などが損傷することを防止することができる。したがって、機能面３１０を保護しつつ、半導体装置Ａ１の製造効率を向上させることが可能である。また、機能面側凸部３３４とリード１０１〜１０７の対向部１１０との接合強度を高めることができる。補強層３７０をＮｉからなる第１導電体補強層３７１によって構成することは、機能面３１０を保護するのに適している。
【０１００】
機能面側凸部３３４を設けることにより、機能面側電極３３０とリード１０１〜１０７の対向部１１０との接合面積を縮小することが可能である。これにより、固相接合時において所定の接合圧力を得るために加えるべき力の大きさをより小さくすることができる。これにより、半導体素子３００が意図せず損傷することなどを防止することができる。また、機能面側凸部３３４を設けることにより、半導体素子３００の機能面３１０とリード１０１〜１０７の対向部１１０の接合面１１３との間に、封止樹脂４００を確実に充填することが可能である。これにより、半導体装置Ａ１において絶縁されるべき箇所をより確実に絶縁することができる。
【０１０１】
機能面側凸部３３４が基材層３３１と平面視において重ならないことにより、半導体素子３００の主体をなすＳｉに固相接合時の力が過大に負荷されることを回避することができる。また、機能面側凸部３３４を平面視においてパッシベーション膜３４０および保護膜３５０と重ならせることにより、固相接合時の力をパッシベーション膜３４０およびお保護膜３５０によって吸収することができる。
【０１０２】
接合促進層３３５を設けることにより、機能面側凸部３３４と対向部１１０との固相接合をより確実に行うことができる。
【０１０３】
図１６〜図３８は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【０１０４】
図１６は、本発明の第二実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ２は、補強層３７０の構成が、上述した半導体装置Ａ１と異なっている。
【０１０５】
本実施形態においては、補強層３７０は、第１導電体補強層３７１、第２導電体補強層３７２および第３導電体補強層３７３からなる。第２導電体補強層３７２は、第１導電体補強層３７１に対して機能面側凸部３３４側に積層されている。第２導電体補強層３７２は、たとえば、Ｔｉからなる。第２導電体補強層３７２の厚さは、たとえば０．１μｍ程度である。
【０１０６】
第３導電体補強層３７３は、第２導電体補強層３７２に対して機能面側凸部３３４側に積層されている。第３導電体補強層３７３は、たとえばＣｕからなる。第３導電体補強層３７３の厚さは、たとえば３μｍ程度である。
【０１０７】
このような実施形態によっても、機能面３１０を保護しつつ、半導体装置Ａ２の製造効率を向上させることが可能である。また、機能面側凸部３３４とリード１０１〜１０７の対向部１１０との接合強度を高めることができる。また、補強層３７０を第１導電体補強層３７１、第２導電体補強層３７２および第３導電体補強層３７３によって構成することにより、機能面３１０をより確実に保護することができる。
【０１０８】
図１７は、本発明の第三実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ３は、主に補強層３７０および再配線層３３３の構成が、上述した半導体装置Ａ１およびＡ２と異なっている。
【０１０９】
本実施形態においては、下地層３３２は、基材層３３１に重なる領域であって、機能面側凸部３３４が形成されるべき箇所に形成されている。機能面側凸部３３４は、下地層３３２を利用して形成されている。すなわち、機能面側凸部３３４は、平面視において基材層３３１と一致する位置に設けられている。
【０１１０】
補強層３７０は、絶縁体補強層３７４からなる。絶縁体補強層３７４は、絶縁体からなり、本実施形態においては、ポリイミドからなる。絶縁体補強層３７４は、保護膜３５０を覆うように形成されている。絶縁体補強層３７４には、貫通孔３７４ａが形成されている。貫通孔３７４ａは、絶縁体補強層３７４を厚さ方向に貫通しており、機能面側凸部３３４を収容している。
【０１１１】
機能面側凸部３３４および絶縁体補強層３７４の形成は、たとえば、保護膜３５０を覆うレジスト膜を形成し、このレジスト膜に機能面側凸部３３４を型どる貫通孔を設ける。この貫通孔を埋めるように、たとえばＣｕメッキを施すことにより、機能面側凸部３３４が形成される。次いで、前記レジスト膜を除去する。そして、ポリイミド樹脂材料などを用いて絶縁体補強層３７４を形成する。この結果、貫通孔３７４ａを有する絶縁体補強層３７４が得られる。
【０１１２】
本実施形態においては、機能面側凸部３３４に対して機能面３１０とは反対側に再配線層３３３が設けられている。再配線層３３３を形成するにあたっては、絶縁体補強層３７４の外表面に下地層を形成してもよい。再配線層３３３の外表面には、接合促進層３３５が積層されている。
【０１１３】
このような実施形態によっても、機能面３１０を保護しつつ、半導体装置Ａ２の製造効率を向上させることが可能である。また、機能面側凸部３３４とリード１０１〜１０７の対向部１１０との接合強度を高めることができる。機能面側凸部３３４の外側に再配線層３３３を設けることにより、機能面側凸部３３４への外力負荷をより分散させることができる。
【０１１４】
図１８〜図２３は、本発明の第四実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ４は、リード１０１〜１０７、放熱部材２００、半導体素子３００および封止樹脂４００を備えている。
【０１１５】
図１８は、半導体装置Ａ４を示す平面図である。図１９は、半導体装置Ａ４を示す底面図である。図２０は、半導体装置Ａ４を示す正面図である。図２１は、半導体装置Ａ４を示す側面図である。図２２は、図１８のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿う断面図である。図２３は、半導体装置Ａ４を示す要部拡大断面図である。
【０１１６】
リード１０１〜１０７は、本発明で言う導通支持部材の一例である。リード１０１〜１０７は、半導体素子３００と半導体装置Ａ４外との導通経路を構成するとともに、半導体素子３００を支持している。リード１０１〜１０７は、金属からなり、好ましくはＣｕおよびＮｉのいずれか、またはこれらの合金や４２アロイなどからなる。また、リード１０１〜１０７の表面に、Ｔｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕなどのめっき層を設けてもよい。本実施形態においては、リード１０１〜１０７が、Ｃｕからなる場合を例に説明する。リード１０１〜１０７の厚さは特に限定されないが、たとえば５０μｍ〜５００μｍ、好ましくは１００μｍ〜１５０μｍである。
【０１１７】
リード１０１〜１０７は、それぞれが、対向部１１０および端子部１２０を有している。対向部１１０は、平面視において半導体素子３００と重なっており、後述する半導体素子３００の機能面側電極３３０と対向する部分である。端子部１２０は、封止樹脂４００から露出しており、半導体装置Ａ４を回路基板などに実装するために用いられる。図２０および図２２に示すように、リード１０１〜１０７は、対向部１１０と端子部１２０との間に屈曲部を有している。また、リード１０１は、２つの端子部１２０を有している。
【０１１８】
図２２に示すように、対向部１１０は、接合面１１３および裏面１１４を有している。接合面１１３は、半導体素子３００の機能面側電極３３０に対面する面であり、機能面側電極３３０に接合されている。裏面１１４は、接合面１１３とは反対側を向く面である。図１９および図２３に示すように、対向部１１０の裏面１１４は、凹凸状とされている。この凹凸状部分の深さは、たとえば２０μｍ程度である。
【０１１９】
本実施形態においては、図１８に示すように、リード１０１、リード１０４およびリード１０６の端子部１２０が、図中左方に突出している。また、リード１０２、リード１０３、リード１０５およびリード１０７の端子部１２０が、図中右方に突出している。リード１０１の対向部１１０は、比較的大型である。リード１０２およびリード１０３の対向部１１０は、リード１０１の対向部１１０よりも小型であり、ｙ方向に並んでいる。リード１０１の対向部１１０とリード１０２およびリード１０３の対向部１１０とは、ｘ方向に並んでいる。リード１０４、リード１０５、リード１０６およびリード１０７の対向部１１０は、比較的小型である。リード１０６およびリード１０７の対向部１１０がｘ方向中央寄りにおいてｘ方向に並んで配置されている。リード１０４およびリード１０５の対向部１１０は、リード１０６およびリード１０７の対向部１１０を挟んでｘ方向両側に配置されている。
【０１２０】
放熱部材２００は、半導体素子３００に接合されており、半導体素子３００からの放熱を促進するためのものである。放熱部材２００は、金属からなり、好ましくはＣｕおよびＮｉのいずれか、またはこれらの合金や４２アロイなどからなる。また、放熱部材２００の表面に、Ｔｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕなどのめっき層を設けてもよい。放熱部材２００の厚さは特に限定されないが、たとえば５０μｍ〜５００μｍ、好ましくは１００μｍ〜１５０μｍである。本実施形態においては、放熱部材２００が、Ｃｕからなり、リード１０１〜リード１０７とともに形成されている場合を例に説明する。この場合、半導体装置Ａ４の製造工程においては、同一の板状部材から、リード１０１〜リード１０７と放熱部材２００とを形成する。また、半導体素子３００を挟んでリード１０１〜リード１０７と放熱部材２００とが対向する配置を実現するには、放熱部材２００に対してリード１０１〜リード１０７をｙ軸に延びる回転軸廻りに１８０°回転させる手法を採用しうる。
【０１２１】
図２２および図２３に示すように、放熱部材２００は、接合面２１０および裏面２２０を有している。接合面２１０は、半導体素子３００に対して接合されている。裏面２２０は、接合面２１０とは反対側を向く面である。本実施形態においては、裏面２２０は、封止樹脂４００から露出している。また、図１８および図２３に示すように、裏面２２０は、凹凸状とされている。この凹凸状部分の深さは、たとえば２０μｍ程度である。
【０１２２】
半導体素子３００は、半導体装置Ａ４の機能を発揮する素子であり、その種類は特に限定されないが、トランジスタ、ダイオード、ＬＳＩなど種々の素子を選択できる。図２２に示すように、半導体素子３００は、機能面３１０および裏面３２０を有している。機能面３１０は、半導体素子３００の機能を実現する機能回路（図示略）が形成された面である。裏面３２０は、機能面３１０とは反対側を向く面である。半導体素子３００は、たとえばＳｉなどからなるウエハから製造される。
【０１２３】
半導体素子３００は、複数の機能面側電極３３０、パッシベーション膜３４０、保護膜３５０、裏面金属層３６０および接合促進層３６１を有している。
【０１２４】
複数の機能面側電極３３０は、機能面３１０に形成されており、リード１０１〜１０７に各別に導通している。本実施形態においては、リード１０１〜リード１０７に対応して７つの機能面側電極３３０が形成されている。これらの機能面側電極３３０は、大きさや配置が異なるものの、基本的な構成は共通している。
【０１２５】
本実施形態においては、図１８に示すように、リード１０１の対向部１１０に対向する機能面側電極３３０は、比較的大型であり、ｙ方向を長手方向とする平面視永矩形状である。リード１０２およびリード１０３の対向部１１０と対向する２つの機能面側電極３３０は、平面視略正方形状であり、ｙ方向に並んでいる。リード１０１の対向部１１０に対向する機能面側電極３３０とリード１０２およびリード１０３の対向部１１０に対向する２つの機能面側電極３３０とは、ｘ方向に並んでいる。リード１０４、リード１０５、リード１０６およびリード１０７の対向部１１０に対向する４つの機能面側電極３３０は、比較的小型であり、平面視略正方形状である。リード１０６およびリード１０７の対向部１１０に対向する２つの機能面側電極３３０がｘ方向中央寄りにおいてｘ方向に並んで配置されている。リード１０４およびリード１０５の対向部１１０に対向する２つの機能面側電極３３０は、リード１０６およびリード１０７の対向部１１０を挟んでｘ方向両側に配置されている。
【０１２６】
図１８、図２２および図２３に示すように、機能面側電極３３０は、基材層３３１、下地層３３２、再配線層３３３、補強層３７０、機能面側凸部３３４および接合促進層３３５を有している。
【０１２７】
基材層３３１は、機能面３１０に接しており、機能面３１０の前記機能回路の適所に直接導通する部分である。機能面３１０は、たとえばＡｌからなる。基材層３３１の厚さは、たとえば０．１μｍ〜１０μｍである。
【０１２８】
ここで、パッシベーション膜３４０および保護膜３５０について説明する。パッシベーション膜３４０は、半導体素子３００の主体であるＳｉに過度な力が負荷されることを防止するためのものであり、たとえばＳｉＮなどの絶縁材料からなる。パッシベーション膜３４０の厚さは、たとえば２００ｎｍ〜３μｍである。保護膜３５０は、パッシベーション膜３４０上に積層されており、半導体素子３００の主体であるＳｉに過度な力が負荷されることを防止したり、再配線層３３３の形成を容易化するためのものである。保護膜３５０は、たとえばポリイミドなどの絶縁材料からなる。保護膜３５０の厚さは、たとえば５μｍ程度である。
【０１２９】
パッシベーション膜３４０には、貫通孔３４１が形成されている。貫通孔３４１は、機能面側電極３３０の基材層３３１を露出させるために設けられている。本実施形態においては、パッシベーション膜３４０のうち貫通孔３４１の周辺部分が、基材層３３１の端縁を覆っている。保護膜３５０には、貫通孔３５１が形成されている。貫通孔３５１は、平面視において貫通孔３４１と一致しており、機能面側電極３３０の基材層３３１を露出させるために設けられている。
【０１３０】
機能面側電極３３０の説明に戻る。下地層３３２は、再配線層３３３を形成するための下地をなす層である。下地層３３２は、平面視において、機能面側電極３３０の形状に一致する。すなわち、下地層３３２は、基材層３３１のうちパッシベーション膜３４０および保護膜３５０から露出した部分と、パッシベーション膜３４０の貫通孔３４１、保護膜３５０の貫通孔３５１および保護膜３５０の適所を覆っている。下地層３３２は、たとえばＴｉ、ＴｉＷおよびＴａなどからなる。下地層３３２の厚さは、１００ｎｍ程度である。
【０１３１】
再配線層３３３は、機能面側電極３３０の主体をなす層であり、平面視において基材層３３１よりも大である。再配線層３３３の材質は特に限定されないが、本実施形態においては、Ｃｕからなる。再配線層３３３の厚さは、たとえば１０μｍ程度である。
【０１３２】
補強層３７０は、機能面３１０に積層された膜であり、機能面側電極３３０を補強するために設けられている。本実施形態においては、補強層３７０は、再配線層３３３と機能面側凸部３３４との間に設けられている。また、本実施形態の補強層３７０は、第１導電体補強層３７１からなる。第１導電体補強層３７１は、単一の金属からなる層であり、本実施形態においては、Ｎｉからなる。第１導電体補強層３７１の厚さは、たとえば３〜２０μｍである。なお、図示された補強層３７０は、上述した半導体装置Ａ１と同様の構成であるが、これ以外の半導体装置Ａ２や半導体装置Ａ３における補強層３７０を適用してもよい。
【０１３３】
機能面側凸部３３４は、第１導電体補強層３７１上に形成されており、機能面３１０が向く方向に突出している。機能面側凸部３３４の材質は、導電性材料であれば特に限定されないが、本実施形態においては、Ｃｕである。また、機能面側凸部３３４の形状は特に限定されないが、本実施形態においては、円柱形状である。機能面側凸部３３４の大きさは、直径が２５μｍ〜２００μｍ、高さが１０μｍ〜５００μｍである。平面視において、機能面側凸部３３４は、基材層３３１とは重なっておらず、基材層３３１を避けた位置に配置されている。また、機能面側凸部３３４は、平面視においてパッシベーション膜３４０および保護膜３５０と重なっている。
【０１３４】
また、本実施形態においては、図１８に示すように、リード１０１、リード１０２およびリード１０３の対向部１１０に対向する３つの機能面側電極３３０には、複数の機能面側凸部３３４が形成されている。リード１０１の対向部１１０に対向する機能面側凸部３３４には、４行２列の８個の機能面側凸部３３４が形成されている。リード１０２およびリード１０３の対向部１１０に対向する機能面側電極３３０には、２行２列の４個の機能面側凸部３３４が形成されている。リード１０４〜１０７の対向部１１０に対向する機能面側電極３３０には、１つずつの機能面側凸部３３４が形成されている。
【０１３５】
接合促進層３３５は、機能面側電極３３０の最表層を構成しており、本実施形態においては、機能面側凸部３３４および第１導電体補強層３７１を覆っている。接合促進層３３５は、機能面側電極３３０とリード１０１〜１０７の対向部１１０との接合を強化するためのものである。接合促進層３３５は、ＮｉおよびＰｄの少なくともいずれかを含んでおり、本実施形態においては、機能面側凸部３３４および第１導電体補強層３７１を直接覆うＮｉ層と、このＮｉ層上に積層されたＰｄ層からなる。接合促進層３３５の厚さは、たとえば１００ｎｍ〜１０μｍ程度である。また、接合促進層３３５の材質としては、上記以外にＣｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕなどを適宜採用できる。
【０１３６】
機能面側電極３３０とリード１０１〜１０７の対向部１１０とは、固相接合によって接合されている。より具体的には、機能面側凸部３３４の頂面と対向部１１０の接合面１１３とが固相接合されている。これにより、図２３に示すように、半導体装置Ａ４は、機能面側凸部３３４の頂面と対向部１１０の接合面１１３との一部ずつが固相接合状態で接合された第２固相接合部５２０を有する。なお、本実施形態においては、機能面側凸部３３４と対向部１１０の接合面１１３との間に接合促進層３３５が介在する構成となっている。なお、機能面側電極３３０に接合促進層３３５を形成することに加えて、あるいはこれに代えて、対向部１１０の接合面１１３に接合促進層を形成してもよい。
【０１３７】
裏面金属層３６０は、裏面３２０に形成されており、本実施形態においては、裏面３２０の全面を覆っている。裏面金属層３６０は、金属からなり、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ，Ａｕなどからなる。裏面金属層３６０の厚さは、たとえば０．１μｍ〜１０μｍである。
【０１３８】
接合促進層３６１は、裏面金属層３６０上に積層されている。接合促進層３６１は、ＮｉおよびＰｄの少なくともいずれかを含んでおり、本実施形態においては、裏面３２０を直接覆うＮｉ層と、このＮｉ層上に積層されたＰｄ層からなる。接合促進層３６１の厚さは、たとえば１００ｎｍ〜１０μｍ程度である。また、接合促進層３６１の材質としては、上記以外にＣｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ａｕなどを適宜採用できる。
【０１３９】
裏面金属層３６０と放熱部材２００の接合面２１０とは、固相接合によって接合されている。本実施形態においては、裏面金属層３６０と接合面２１０との間に接合促進層３６１が介在する格好となっている。放熱部材２００の裏面２２０が上述した凹凸状である理由は、裏面金属層３６０と放熱部材２００とを固相接合する際に治具が押し付けられた痕跡である。
【０１４０】
封止樹脂４００は、半導体素子３００の全体と、リード１０１〜１０７のうち端子部１２０を除く部分とを覆っている。封止樹脂４００は、絶縁性材料からなり、本実施形態においては、たとえば黒色のエポキシ樹脂からなる。本実施形態においては、４００は、機能面側凸部３３４を避けた領域において、対向部１１０の接合面１１３と機能面側電極３３０の接合促進層３３５との間にも充填されている。
【０１４１】
本実施形態によれば、放熱部材２００と半導体素子３００の裏面３２０とが固相接合されている。これにより、たとえば接合材を介在させて接合する場合と比べて、放熱部材２００と半導体素子３００の裏面３２０の接合の効率化を図ることができる。また、固相接合することにより、半導体素子３００から放熱部材２００への伝熱効率を高めることが可能であり、半導体素子３００からの放熱を促進することができる。
【０１４２】
機能面側凸部３３４とリード１０１〜１０７の対向部１１０とが固相接合によって接合されている。固相接合は、両者が直接接合される接合形態であり、ワイヤやはんだなど、両者の間に介在する接合媒体を必要としない。また、すべての機能面側凸部３３４とリード１０１〜１０７の対向部１１０との固相接合を一括して実施することができる。これにより、半導体装置Ａ４の製造効率を向上させることが可能である。また、機能面側凸部３３４とリード１０１〜１０７の対向部１１０との接合強度を高めることができる。
【０１４３】
機能面側凸部３３４を設けることにより、機能面側電極３３０とリード１０１〜１０７の対向部１１０との接合面積を縮小することが可能である。これにより、固相接合時において所定の接合圧力を得るために加えるべき力の大きさをより小さくすることができる。これにより、半導体素子３００が意図せず損傷することなどを防止することができる。また、機能面側凸部３３４を設けることにより、半導体素子３００の機能面３１０とリード１０１〜１０７の対向部１１０の接合面１１３との間に、封止樹脂４００を確実に充填することが可能である。これにより、半導体装置Ａ４において絶縁されるべき箇所をより確実に絶縁することができる。
【０１４４】
機能面側凸部３３４が基材層３３１と平面視において重ならないことにより、半導体素子３００の主体をなすＳｉに固相接合時の力が過大に負荷されることを回避することができる。また、機能面側凸部３３４を平面視においてパッシベーション膜３４０および保護膜３５０と重ならせることにより、固相接合時の力をパッシベーション膜３４０およびお保護膜３５０によって吸収することができる。
【０１４５】
接合促進層３３５を設けることにより、機能面側凸部３３４と対向部１１０との固相接合をより確実に行うことができる。
【０１４６】
図２４〜図２６は、本発明の第五実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ５は、複数の導通支持部材１０９、半導体素子３００、封止樹脂４００、絶縁層６１０およびめっき層６２０を有する。
【０１４７】
図２４は、半導体装置Ａ５の正面図である。図２５は、半導体装置Ａ５を示す断面図である。図２６は、半導体装置Ａ５を示す要部拡大断面図である。
【０１４８】
複数の導通支持部材１０９は、各々が半導体素子３００に向けて凸である導通支持部材側凸部１１１を構成している。導通支持部材１０９と機能面側凸部３３４とは、固相接合により接合されている。これにより、図２６に示すように、半導体装置Ａ５は、導通支持部材１０９と機能面側凸部３３４との一部ずつからなる第１固相接合部５１０を有する。
【０１４９】
導通支持部材１０９は、曲面１１５を有する。曲面１１５は、第１固相接合部５１０を囲む曲面である。
【０１５０】
導通支持部材１０９は、金属からなり、好ましくは主成分としてＣｕを含む。また、導通支持部材１０９は、Ｃｕに加えてＮｉをさらに含んでもよい。この場合、導通支持部材１０９におけるＮｉの割合は、たとえば８〜１２重量％である。
【０１５１】
封止樹脂４００は、半導体素子３００の全体と複数の導通支持部材１０９の一部ずつとを覆っている。図２４に示すように、導通支持部材１０９の図中下面が封止樹脂４００から露出している。
【０１５２】
絶縁層６１０は、図２５における図中下方から封止樹脂４００と複数の導通支持部材１０９の一部ずつとを覆っている。導通支持部材１０９のうち絶縁層６１０から露出した部分には、めっき層６２０が形成されている。めっき層６２０は、金属からなり、たとえばＳｎからなる。
【０１５３】
次に、半導体装置Ａ５の製造方法の一例について、図２７〜図３３を参照しつつ、以下に説明する。
【０１５４】
まず、図２７に示す犠牲部材１５０を用意する。犠牲部材１５０は、たとえば板状部材であり、金属や樹脂等からなる。犠牲部材１５０にレジスト層１５１を積層する。レジスト層１５１は、絶縁材料からなり、複数の貫通孔を有する。次いで、犠牲部材１５０のうちレジスト層１５１から露出した部位に、めっきによって導通支持部材１０９を形成する。導通支持部材１０９は、主成分としてＣｕを含む。また、導通支持部材１０９は、Ｃｕに加えてＮｉを含んでもよい。この場合、導通支持部材１０９におけるＮｉの割合は、たとえば８〜１２重量％である。
【０１５５】
次いで、図２８に示すように、レジスト層１５１をエッチング等によって除去する。図２９は、これによって得られる導通支持部材１０９を示す断面図である。導通支持部材１０９は、その先端に曲面１１５を有する。曲面１１５は、膨出形状の面である。
【０１５６】
次いで、犠牲部材１５０を治具８０２に載置する。また、治具８０３によって支持した半導体素子３００を用意する。治具８０３による半導体素子３００の支持は、以下に述べる固相接合を実行しうる強さとされる。そして、導通支持部材１０９と機能面側凸部３３４とを所定の押圧力を加えた状態で、治具８０３をｘｙ平面内において振動させる。この振動は、たとえば超音波と比べて低周波数であり、たとえば１００Ｈｚ以下、具体的には５０Ｈｚ〜６０Ｈｚである。これにより、導通支持部材１０９と機能面側凸部３３４とが固相接合され、上述した第１固相接合部５１０が得られる。
【０１５７】
図３１は、固相接合された導通支持部材１０９と機能面側凸部３３４とを示す断面図である。同図に示すように、導通支持部材１０９の曲面１１５のうち機能面側凸部３３４に押し付けられた部位は、平坦な接合面１１３となっており、第１固相接合部５１０を構成している。
【０１５８】
次いで、図３２に示すように、治具８０２および治具８０３を除去し、金型等を用いて封止樹脂４００を形成する。封止樹脂４００は、半導体素子３００と導通支持部材１０９の一部ずつとを覆っており、犠牲部材１５０上に形成されている。
【０１５９】
次いで、図３３に示すように犠牲部材１５０を除去する。犠牲部材１５０を除去する手法は特に限定されず、たとえばエッチングが用いられる。これにより、導通支持部材１０９の図中下面が封止樹脂４００から露出した状態となる。この後は、絶縁層６１０およびめっき層６２０を形成することにより、上述した半導体装置Ａ５が得られる。
【０１６０】
このような実施形態によっても、半導体装置Ａ５の製造効率を高めるとともに、半導体素子３００と導通支持部材１０９とをより確実に接合することができる。また、固相接合工程においては、導通支持部材１０９は、犠牲部材１５０を介して治具８０２に支持される。犠牲部材１５０には、治具８０２の形状に応じた痕跡が残存しうるが、導通支持部材１０９には、このような痕跡は残存しない。また、犠牲部材１５０は、除去される部材である。したがって、半導体装置Ａ５において治具８０２の痕跡が残存することを回避することができる。
【０１６１】
図３４は、半導体装置Ａ５の製造方法の他の例によって形成される導通支持部材１０９を示している。図示された例においては、上述したレジスト層１５１の厚さを超える高さの導通支持部材１０９が形成されている。このため、導通支持部材１０９は、レジスト層１５１上を延出するひさし部１１６を有する。
【０１６２】
図３５は、本例の半導体装置Ａ５における導通支持部材１０９と機能面側凸部３３４とを示す要部拡大断面図である。同図に示すように、導通支持部材１０９の曲面１１５のうち機能面側凸部３３４に押し付けられた部位は、平坦な接合面１１３となり、第１固相接合部５１０を構成している。また、図示された例の半導体装置Ａ５においては、導通支持部材１０９は、ひさし部１１６を有する。半導体装置Ａ５においては、ひさし部１１６は、半導体素子３００の機能面３１０が広がる方向に延出している。
【０１６３】
図３６は、半導体装置Ａ５の製造方法の他の例によって形成される導通支持部材１０９を示している。本例においては、導通支持部材１０９は、めっきによって形成された後に、その先端部分が除去される。この導通支持部材１０９の一部を除去する工程は、たとえば切削加工によってなされる。これにより、導通支持部材１０９は、平坦な面からなる接合面１１３を有する。このような例によれば、機能面側凸部３３４と導通支持部材１０９との固相接合をより確実に且つ迅速に行うことができる。
【０１６４】
図３７は、半導体装置Ａ５の製造方法の他の例によって形成される導通支持部材１０９を示している。本例においては、図３６に示す除去工程を行った後に、導通支持部材１０９を酸化させることにより導通支持部材１０９に酸化物層１４０を形成している。酸化物層１４０は、導通支持部材１０９の全体を覆っている。導通支持部材１０９が主成分としてＣｕを含む場合、酸化物層１４０は、ＣｕＯからなることが好ましい。このような導通支持部材１０９は、たとえば導通支持部材１０９を５０℃の雰囲気で２４時間経過させるなどの酸化処理によって形成される。また、導通支持部材１０９がＣｕに加えてＮｉをさらに含む場合、酸化物層１４０は、ＣｕＯに加えて、ＮｉＯを含む。
【０１６５】
図３８は、本例の半導体装置Ａ５における導通支持部材１０９と機能面側凸部３３４とを示す要部拡大断面図である。同図に示すように、第１固相接合部５１０には、酸化物層１４０は、含まれていない。これは、固相接合工程において、機能面側凸部３３４と導通支持部材１０９とが押し付けられた状態で振動が与えられることにより、機能面側凸部３３４と導通支持部材１０９とに挟まれた酸化物層１４０が除去されることによる。
【０１６６】
本例によれば、酸化物層１４０は、機能面側凸部３３４と導通支持部材１０９との固相接合を緩和する機能を果たす。これにより、固相接合工程において機能面側凸部３３４と導通支持部材１０９とが押し付けられるとともに振動を十分に与えられるまでの間に、機能面側凸部３３４と導通支持部材１０９とが、意図しない位置関係で接合されてしまうことを回避することができる。
【０１６７】
本発明に係る半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【０１６８】
Ａ１〜Ａ５      ：半導体装置
１０１〜１０７    ：リード
１０９    ：導通支持部材
１１０    ：対向部
１１１    ：導通支持部材側凸部
１１３    ：接合面
１１４    ：裏面
１１５    ：曲面
１１６    ：部
１２０    ：端子部
１４０    ：酸化物層
１５０    ：犠牲部材
１５１    ：レジスト層
２００    ：放熱部材
２１０    ：接合面
２２０    ：裏面
３００    ：半導体素子
３１０    ：機能面
３２０    ：裏面
３３０    ：機能面側電極
３３１    ：基材層
３３２    ：下地層
３３３    ：再配線層
３３４    ：機能面側凸部
３３５    ：接合促進層
３４０    ：パッシベーション膜
３４１    ：貫通孔
３５０    ：保護膜
３５１    ：貫通孔
３６０    ：裏面金属層
３６１    ：接合促進層
３７０    ：補強層
３７１    ：第１導電体補強層
３７２    ：第２導電体補強層
３７３    ：第３導電体補強層
３７４    ：絶縁体補強層
３７４ａ  ：貫通孔
４００    ：封止樹脂
５１０    ：第１固相接合部
５２０    ：第２固相接合部
６１０    ：絶縁層
６２０    ：めっき層
８０１    ：テーブル
８０２，８０３    ：治具
【図１】
2016122834.tif 000003
【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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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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