半導体装置の製造方法
【課題】半導体素子と一対の電極とを１回の接合で、一対の電極に対する半導体素子の厚さ方向の位置を適切に規定した状態で互いに接合することができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】第１の電極４上に、位置決め部材２１を含有する第１のはんだ２を介して、半導体素子１を配置する工程と、半導体素子１の第１の電極４に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだ３を介して、第２の電極５を配置する工程と、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させて、半導体素子１と第１のはんだ２および第２のはんだ３とをそれぞれ接合させるリフロー工程とを有し、リフロー工程において、第１のはんだ２が溶融することで、位置決め部材２１により第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向の位置が決定され、第２のはんだ３が溶融することで、第２の電極５に対する半導体素子１の厚み方向の位置が決定されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【解決手段】第１の電極４上に、位置決め部材２１を含有する第１のはんだ２を介して、半導体素子１を配置する工程と、半導体素子１の第１の電極４に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだ３を介して、第２の電極５を配置する工程と、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させて、半導体素子１と第１のはんだ２および第２のはんだ３とをそれぞれ接合させるリフロー工程とを有し、リフロー工程において、第１のはんだ２が溶融することで、位置決め部材２１により第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向の位置が決定され、第２のはんだ３が溶融することで、第２の電極５に対する半導体素子１の厚み方向の位置が決定されることを特徴とする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、半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子を、第１の電極と第２の電極との間に配置し、半導体素子と、第１の電極および第２の電極とをそれぞれ接合してなる半導体装置の製造方法において、まず、半導体素子と第１の電極とを接合して、第１の電極に対する半導体素子の厚さ方向の位置を規定し、その後、半導体素子と第２の電極とを接合して、第２の電極に対する半導体素子の厚さ方向の位置を規定する半導体装置の製造方法が知られている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７４１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、半導体素子と第１の電極とを接合し、その後、半導体素子と第２の電極とを接合する、すなわち、２回の接合を行う必要があるため、半導体装置の製造工程が多くなってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、半導体素子と一対の電極とを、１回の接合で、一対の電極に対する半導体素子の厚さ方向の位置を適切に規定した状態で、互いに接合することができる半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１の電極上に、第１の電極に対する半導体素子の厚み方向の位置を規定するための位置決め部材を含有する第１のはんだを介して、半導体素子を配置するとともに、半導体素子の第１の電極に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだを介して、第２の電極を配置し、第１のはんだおよび第２のはんだを溶融させて、半導体素子と第１の電極、および、半導体素子と第２の電極とを、それぞれ接合することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１のはんだおよび第２のはんだを溶融させた際に、第１の電極に対する半導体素子の厚み方向の位置を位置決め部材で規定することができるため、一対の電極に対して半導体素子が傾いてしまうことを有効に防止しつつ、一回の接合により、半導体素子と一対の電極とを接合して、半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図３】第１実施形態に係る半導体装置を製造する際に、半導体素子にかかる力を説明するための図である。
【図４】第１のはんだの厚みと、半導体素子の傾きとの関係を説明するための図である。
【図５】第２実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図６】第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図７】第２実施形態に係る半導体装置を製造する際に、半導体素子にかかる力を説明するための図である。
【図８】第３実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図９】第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図１０】第３実施形態に係る半導体装置を製造する際に、半導体素子にかかる力を説明するための図である。
【図１１】第１の電極のメッキ処理と、半導体素子の傾きとの関係を説明するための図である。
【図１２】第４実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１３】第４実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図１４】第４実施形態に係る半導体装置を製造する際に、半導体素子にかかる力を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の本実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
≪第１実施形態≫
図１は、本発明の半導体装置の一例を示す断面図、図２は、図１に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、図３は、図１に係る半導体装置を製造する際に、半導体素子にかかる力を説明するための図である。
【００１１】
本実施形態に係る半導体装置１００は、図１に示すように、三相インバータブリッジ回路を個別に構成するＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などのトランジスタまたはダイオード（整流素子）からなる半導体素子１を有している。そして、この半導体装置１００は、スイッチング素子の導通／非導通を制御することにより、直流電源からの直流電流を三相交流電流に変換することが可能となっており、例えば、電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車等の電動車両用駆動モーターへ電力を供給するインバータ装置に用いられる。
【００１２】
半導体素子１の重力方向上側（Ｚ軸正方向側）の面上には、第１のはんだ２を介して、第１の電極４が電気的に接続されている。また、半導体素子１の重力方向下側（Ｚ軸負方向側）の面上には、第２のはんだ３を介して、第２の電極５が電気的に接続されている。なお、半導体素子１がＩＧＢＴの場合には、半導体素子１の第１の電極４が接続される主面がコレクタ電極となり、半導体素子１の第２の電極５が接続される主面がエミッタ電極となる。
【００１３】
第１の電極４および第２の電極５は、電気導電性および熱伝導性が良好な材料からなり、このような材料としては、たとえば、銅、アルミニウム、または、これらの合金が挙げられる。また、第１の電極４および第２の電極５は、特に図示しないが、半導体装置１００外部の配線部材を介して、モーター、コンデンサまたはバッテリー等の強電回路に電気的に接続されている。なお、第１の電極４および第２の電極５は、図１に示すように、それぞれ、半導体装置１００の外部に露出しており、半導体素子１から伝達された熱を半導体装置１００の外部に放熱する放熱板としての機能も有する。
【００１４】
第１のはんだ２および第２のはんだ３は、後述するリフロー工程において、溶融、凝固させることが可能な組成からなるはんだであり、同じ組成のはんだとすることが好ましい。本実施形態では、第１のはんだ２および第２のはんだ３として、スズが９０重量％以上のものが用いられる。
【００１５】
また、第１のはんだ２には、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を規定するための位置決め部材２１が複数含有されている。これら複数の位置決め部材２１は、たとえば、第１のはんだ２よりも高い融点を有する金属などからなり、それぞれ、同じ大きさの球状に形成されている。なお、位置決め部材２１の形状は、球状に特に限定されず、たとえば、立方体などの形状としてもよい。
【００１６】
第１の電極４上には、第１の電極４と第２の電極５との間の厚みを規定するためのスペーサ６１，６２が設けられている。スペーサ６１，６２は、たとえば、耐熱性の絶縁部材である樹脂やセラミックスなどからなり、図１に示すように、Ｚ軸方向における第１の電極４と第２の電極５との間の厚みを規定する。
【００１７】
半導体素子１、第１の電極４、第２の電極５、およびスペーサ６１，６２で囲まれた空間には、半導体素子１、第１の電極４、および第２の電極５を封止するための樹脂封止部７が形成されている。樹脂封止部７は、たとえば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの熱硬化性の樹脂からなり、このような樹脂を、第１の電極４、第２の電極５、およびスペーサ６１，６２により囲われた空間内に充填した後に、充填した樹脂を熱硬化させることで形成される。
【００１８】
次いで、第１実施形態に係る半導体装置１００の製造方法について説明する。
【００１９】
まず、第１の電極４上に、第１の電極４と第２の電極５との間の厚みを規定するスペーサ６１，６２が設けられる。
【００２０】
そして、図２に示すように、位置決め部材２１を含有する第１のはんだ２が、半導体素子１に対して、重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に位置するように、第１の電極４上に、第１のはんだ２を介して、半導体素子１を配置する第１の配置工程が行われる。
【００２１】
次いで、図２に示すように、第２のはんだ３が、半導体素子１に対して、重力方向上側（Ｚ軸正方向）に位置するように、半導体素子１の第１の電極３に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだ３を介して、第２の電極５を配置する第２の配置工程が行われる。これにより、図２に示す半導体素子１のモジュールが構成される。
【００２２】
そして、図２に示す半導体素子１のモジュールを、はんだ付け炉に入れ、はんだ付け炉で、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融・凝固させることで、半導体素子１と第１の電極４、および半導体素子１と第２の電極５とを、それぞれ同時に接合するリフロー工程が行われる。
【００２３】
ここで、図３は、第１実施形態において、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１にかかる力を説明するための図である。本実施形態では、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、図３（Ａ）に示すように、半導体素子１自体の自重による力ＦＧと、半導体素子１の重力方向上側に配置された第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＡと、半導体素子１の重力方向下側に配置された第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＢとが、半導体素子１にかかる。
【００２４】
半導体素子１の重力方向上側に配置された第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＡは、図３（Ｂ）に示すように、第２のはんだ３自体の自重による力ＦＡ１と、第２のはんだ３が濡れ広がることで、第２のはんだ３が半導体素子１を第２の電極５側に引っ張る力ＦＡ２とを合成した力であり、下記式（１）のように表すことができる。
ＦＡ＝ＦＡ１−ＦＡ２ ・・・（１）
【００２５】
また、半導体素子１の重力方向下側に配置された第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＢは、図３（Ｃ）に示すように、半導体素子１に対する第１のはんだ２の表面張力ＦＢ１と、第１のはんだ２が濡れ広がることで、第１のはんだ２が半導体素子１を第１の電極４側に引っ張る力ＦＢ２とを合成した力であり、下記式（２）のように表すことができる。
ＦＢ＝ＦＢ１−ＦＢ２ ・・・（２）
【００２６】
そして、第１実施形態では、第１のはんだ２と第２のはんだ３とを融解させた際における、半導体素子１自体の自重による力ＦＧと、第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＡと、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＢとが、下記式（３）に示す関係を満たすように、半導体素子１、第１のはんだ２、第２のはんだ３が設計されている。これにより、このリフロー工程において第１のはんだ２と第２のはんだ３とを溶融させた場合に、半導体素子１は重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押され、半導体素子１が、位置決め部材２１により規定される高さ位置まで沈み込む。
ＦＧ＋ＦＢ＞ＦＡ ・・・（３）
【００２７】
このように、半導体素子１が、位置決め部材２１により規定される高さ位置まで沈み込むことで、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置が、位置決め部材２１により規定される。
【００２８】
さらに、本実施形態では、このリフロー工程において、図示しない重りを介して、第２の電極５が、第１の電極４が位置するＺ軸負方向側に押圧される。これにより、第２のはんだ３が押し潰されて、第１の電極４と第２の電極５との間の厚みが、第１の電極４に設けられたスペーサ６１，６２により規定された厚みにされるとともに、第２の電極５に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置が規定される。
【００２９】
そして、半導体素子１、第１の電極４、および第２の電極５を封止するために、第１の電極４、第２の電極５、およびスペーサ６１，６２で囲まれた空間内に、樹脂封止部７を形成するための樹脂が充填され、充填された樹脂を熱硬化させることで、樹脂封止部７を形成する工程が行われる。このように樹脂封止部７を形成することで、半導体素子１、第１の電極４、および第２の電極５を封止することができる。そして、以上の工程により、図１に示す半導体装置１００が製造される。
【００３０】
なお、上記第１の配置工程において、第１の電極４上に第１のはんだ２を配置する際に、第１のはんだ２の量は、半導体素子１と第１の電極４との接合を確保することができ、かつ、リフロー工程において第１のはんだ２を溶融させた後に、位置決め部材２１により、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を規定することができる量とされる。これにより、半導体素子１と第１の電極４との接合を確保しながら、半導体素子１を、位置決め部材２１により規定される高さ位置まで沈み易くさせることができ、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を、より容易に規定することができる。なお、本実施形態では、位置決め部材２１の厚みが５０〜８０μｍ、第１のはんだ２の厚みが８０〜１２０μｍとなるように設計されている。
【００３１】
また、上記第２の配置工程において、第２のはんだ３を半導体素子１上に配置する際に、第２のはんだ３の厚みは、リフロー工程後の第２のはんだ３の設計上の厚みよりも厚くなるように形成される。図１に示すように、第１の電極４および第２の電極５の間の厚みはスペーサ６１，６２により規定されるため、リフロー工程後の第２のはんだ３の厚みは、スペーサ６１，６２により規定されている第１の電極４および第２の電極５との間の厚みから、位置決め部材２１の厚みおよび半導体素子１の厚みを除いた厚みとなる。そのため、スペーサ６１，６２、位置決め部材２１、および半導体素子１の厚みを予め設計しておくことで、リフロー工程後の第２のはんだ３の厚みを予め設計することができ、これにより、第２の配置工程において半導体素子１に配置する第２のはんだ３の厚みを決定することができる。このように、第２の配置工程において半導体素子１に配置する第２のはんだ３の厚みを、リフロー工程後の第２のはんだ３の設計上の厚みよりも厚くすることで、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させて、半導体素子１が重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に沈み込んだ場合に、第２のはんだ３が不足しまうことを有効に防止することができる。また、このように、第２のはんだ３の厚みを厚くすることで、第２のはんだ３の重量が増え、半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に沈み込ませることができる。
【００３２】
以上のように、本実施形態では、図２に示すように、第１のはんだ２が半導体素子１の重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に位置するように、半導体素子１を、第１のはんだ２を介して、第１の電極４上に配置する第１の配置工程が行われ、そして、第２のはんだ３が、半導体素子１の重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に位置するように、半導体素子１の第１の電極２に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだ３を介して、第２の電極５を配置する第２の配置工程が行われる。そして、第１のはんだ２および第２のはんだ３をはんだ付け炉で溶融、凝固させるリフロー工程が行われる。これにより、本実施形態では、１回のリフロー工程において、半導体素子１と第１の電極４、および、半導体素子１と第２の電極５とを、それぞれ同時に接合することができる。
【００３３】
また、第１実施形態では、第１のはんだ２に位置決め部材２１を含有しており、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１にかかる力が上記式（３）の関係を満たすように、半導体素子１、第１のはんだ２、および第２のはんだ３が設計されている。そのため、リフロー工程において第１のはんだ２を溶融させることで、半導体素子１が重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に沈み込み、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を、位置決め部材２１の高さ位置で適切に規定することができる。また、本実施形態では、第１の電極４と第２の電極５との間の厚さをスペーサ６１，６２が設けられており、リフロー工程において第２のはんだ３を溶融させて、第１の電極４と第２の電極５との間の厚さをスペーサ６１，６２により規定することで、第２の電極５に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を適切に規定することができる。
【００３４】
さらに、第１実施形態では、半導体素子１が位置決め部材２１の位置まで沈み込み、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置が規定されることにより、半導体素子１の傾きを、位置決め部材２１で有効に抑制することができる。そのため、第１実施形態では、半導体素子１が傾いてしまうことで、半導体素子１上に配置された第２のはんだ３が流れ落ちてしまうことを有効に防止することができ、その結果、第１の電極４と第２の電極５との間で短絡が生じてしまうことを有効に防止することができる。
【００３５】
特に、本実施形態では、第１の配置工程において、第１の電極４上に配置する第１のはんだ２の量を、半導体素子１と第１の電極４との接合を確保することができ、かつ、リフロー工程において第１のはんだ２を溶融させた後に、位置決め部材２１により、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を規定することができる量とすることで、半導体素子１を、位置決め部材２１の高さ位置まで沈み込み易くすることができ、半導体素子１の傾きをより有効に防止することができる。
【００３６】
ここで、図４は、第１のはんだ２の厚みと、半導体素子１の傾きとの関係を示す図であり、図４（Ａ）は、半導体素子１がＦＲＤ（Fast Recovery Diode）である場合、図４（Ｂ）は、半導体素子１がＩＧＢＴである場合に、リフロー工程後の第１のはんだ２の厚みを計測した結果を示すグラフである。また、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すグラフにおいて、（ａ）は、第１の配置工程において、第１の電極４上に配置した第１のはんだ２の厚みを、１２０μｍとした場合の結果を示しており、（ｂ）は、第１の配置工程において、第１の電極４上に配置した第１のはんだ２の厚みを、２５０μｍとした場合の結果を示している。なお、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すグラフでは、位置決め部材２１の厚みを８０μｍとして、リフロー工程後の第１のはんだ２の厚みを計測している。
【００３７】
図４（Ａ）に示す結果のうち、リフロー工程前の第１のはんだ２の厚みを２５０μｍとした（ｂ）の結果では、リフロー工程後に、第１のはんだ２の厚みが最も小さい部分と、第１のはんだ２の厚みが最も大きい部分とで、約１００μｍの差が生じている。すなわち、リフロー工程前に第１のはんだ２の厚みを２５０μｍとした（ｂ）の結果では、リフロー工程によって、半導体素子１が、約１００μｍの厚さ分だけ傾いている。
【００３８】
これに対して、図４（Ａ）に示す結果のうち、リフロー工程前の第１のはんだ２の厚みを１２０μｍとした（ａ）の結果では、リフロー工程後において、第１のはんだ２の厚みが最も小さい部分と、第１のはんだ２の厚みが最も大きい部分とで、約４０μｍの差が生じている。すなわち、リフロー工程前に第１のはんだ２の厚みを１２０μｍとした（ａ）の結果では、リフロー工程によって、半導体素子１が、約４０μｍの厚さ分だけ傾いている。
【００３９】
このように、第１のはんだ２の厚みを１２０μｍとした（ａ）の結果では、第１のはんだ２の厚みを２５０μｍとした（ｂ）の結果と比べて、リフロー工程後の半導体素子１の傾きをより小さくすることができ、半導体素子１の傾きをより有効に抑制することができる。
【００４０】
また、図４（Ｂ）に示すように、半導体素子１をＩＧＢＴとした場合でも、図４（Ａ）に示す場合と同様に、リフロー工程前の第１のはんだ２の厚みを１２０μｍとした（ａ）に示す結果では、半導体素子１が約３０μｍの厚さ分だけ傾いており、リフロー工程前の第１のはんだ２の厚みを２５０μｍとした（ｂ）に示す結果では、半導体素子１が約２５０μｍの厚さ分だけ傾いている。このように、図４（Ｂ）に示す場合でも、第１のはんだ２の厚みを１２０μｍとした（ａ）の結果では、第１のはんだ２の厚みを２５０μｍとした（ｂ）の結果と比べて、リフロー工程後の半導体素子１の傾きをより小さくすることができ、半導体素子１の傾きをより有効に抑制することができる。
【００４１】
このように、本実施形態では、第１の配置工程において第１の電極４に配置される第１のはんだ２の量を、位置決め部材２１の厚みにできる限り近い厚みとなる量とすることで、半導体素子１の傾きをより有効に抑制することができる。
【００４２】
≪第２実施形態≫
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係る半導体装置１００ａの断面図であり、図６は、第２実施形態に係る半導体装置１００ａの製造方法を説明するための図であり、図７は、第２実施形態に係る半導体装置１００ａを製造する際に、半導体素子１にかかる力を説明するための図である。第２実施形態に係る半導体装置１００ａは、以下に説明する点において、第１実施形態の半導体装置１００と異なる以外は、上述の第１実施形態と同様の構成と作用を有し、その重複する説明は省略する。
【００４３】
図５に示すように、第２実施形態に係る半導体装置１００ａでは、複数の位置決め部材２１を含有する第１のはんだ２が、半導体素子１に対して重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に位置するように、第１の電極４上に、第１のはんだ２を介して、半導体素子１が配置されているとともに、第２のはんだ３が、半導体素子１に対して重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に位置するように、半導体素子１の第１の電極４に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだ３を介して、第２の電極５が配置されており、これらの点において、第１実施形態に係る半導体装置１００と異なる。
【００４４】
次に、第２実施形態に係る半導体装置１００ａの製造方法について説明する。
【００４５】
まず、第２の電極５上に、第１の電極４と第２の電極５との間の厚みを規定するスペーサ６１，６２が設けられた後、第２のはんだ３が、半導体素子１に対して、重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に位置するように、第２の電極５上に、第２のはんだ３を介して、半導体素子１が配置される。
【００４６】
続いて、図６に示すように、位置決め部材２１を有する第１のはんだ２が、半導体素子１に対して、重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に位置するように、半導体素子１の第２の電極５に対向する面と反対側の面上に、第１のはんだ２を介して、第１の電極４が配置される。これにより、図６に示すような半導体素子１のモジュールが形成される。
【００４７】
そして、図６に示す半導体素子１のモジュールを、はんだ付け炉に入れて、はんだ付け炉で、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融・凝固させることで、半導体素子１と第１の電極４、および、半導体素子１と第２の電極５とを同時に接合するリフロー工程が行われる。
【００４８】
ここで、図７は、第２実施形態において、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１に係る力を説明するための図である。第２実施形態では、このリフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、図７（Ａ）に示すように、半導体素子１自体の自重による力ＦＧと、半導体素子１の重力方向下側に配置された第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＣと、半導体素子１の重力方向上側に配置された第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＤとが、半導体素子１にかかる。
【００４９】
第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＣは、図７（Ｂ）に示すように、半導体素子１に対する第２のはんだ３の表面張力ＦＣ１と、第２のはんだ３が濡れ広がることで、第２のはんだ３が半導体素子１を第２の電極５側に引っ張る力ＦＣ２とを合成した力であり、下記式（４）のように表すことができる。
ＦＣ＝ＦＣ１−ＦＣ２ ・・・（４）
【００５０】
また、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＤは、図７（Ｃ）に示すように、第１のはんだ２自体の自重による力ＦＤ１と、第１のはんだ２が濡れ広がることで、第１のはんだ２が半導体素子１を第１の電極４側に引っ張る力ＦＤ２とを合成した力であり、下記式（５）のように表すことができる。
ＦＤ＝ＦＤ１−ＦＤ２ ・・・（５）
【００５１】
そして、第２実施形態では、第１のはんだ２と第２のはんだ３とを溶融させた際に、半導体素子１自体の自重による力ＦＧと、第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＣと、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＤとが、下記式（６）に示す関係を満たすように、半導体素子１、第１のはんだ２、および第２のはんだ３が設計されている。これにより、このリフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１が重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押され、半導体素子１が位置決め部材２１により規定される高さ位置まで押し上げられる。
ＦＣ＞ＦＧ＋ＦＤ ・・・（６）
【００５２】
次いで、第１の電極４、第２の電極５、およびスペーサ６１，６２で囲まれた空間内に、樹脂封止部７を形成するための樹脂が充填され、充填された樹脂を熱硬化させることで、樹脂封止部７を形成する工程が行われ、これにより、図５に示す半導体装置１００ａが製造される。
【００５３】
以上のように、第２実施形態では、図６に示すように、位置決め部材２１を含有する第１のはんだ２が、半導体素子１の重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に位置するように、半導体素子１を、第１のはんだ２を介して、第１の電極４上に配置するとともに、第２のはんだ３が、半導体素子１の重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に位置するように、半導体素子１の第１の電極４に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだ３を介して、第２の電極５を配置する工程が行われる。そして、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融・凝固させるリフロー工程が行われる。このリフロー工程においては、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１にかかる力が上記式（６）の関係を満たすように、半導体素子１、第１のはんだ２、および第２のはんだ３が設計されており、これにより、第２実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、リフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１が重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押し上げられ、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を、位置決め部材２１により規定することができるとともに、半導体素子１の傾きを位置決め部材２１により有効に抑制することができる。
【００５４】
≪第３実施形態≫
続いて、本発明の第３実施形態について説明する。図８は、第３実施形態に係る半導体装置１００ｂの断面図であり、図９は、第３実施形態に係る半導体装置１００ｂの製造方法を説明するための図であり、図１０は、第３実施形態に係る半導体装置１００ｂを製造する際に、半導体素子１にかかる力を説明するための図である。第３実施形態に係る半導体装置１００ｂは、以下に説明する点において、第１実施形態の半導体装置１００と異なる以外は、上述の第１実施形態と同様の構成と作用を有し、その重複する説明は省略する。
【００５５】
図８に示すように、第３実施形態に係る半導体装置１００ｂでは、第１の電極４に、第１のはんだ２に対する濡れ性を向上させるためのメッキ処理が施されている。具体的には、第１の電極４に、第１のはんだ２が濡れ広がり易い金（Ａｕ）などの材質を使ってメッキ処理が施されており、これにより、第１の電極４上に、メッキ処理によるメッキ層４１が形成されている。なお、このメッキ層４１は、０．１μｍ以上の厚さで形成することが好適である。
【００５６】
次に、図９を参照して、第３実施形態に係る半導体装置１００ｂの製造方法について説明する。
【００５７】
まず、第１の電極４にメッキ処理を施し、第１の電極４の面上に、メッキ層４１を形成する工程が行われる。そして、メッキ処理した第１の電極４上に、第１の電極４と第２の電極５との間の厚みを規定するスペーサ６１，６２が設けられた後、第１のはんだ２が、半導体素子１に対して重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に位置するように、第１の電極４上に、第１のはんだ２を介して、半導体素子１が配置される。
【００５８】
続いて、図９に示すように、第２のはんだ３が、半導体素子１に対して重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に位置するように、半導体素子１の第１の電極４に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだ３を介して、第２の電極５が配置される。これにより、図９に示す半導体素子１のモジュールが構成される。
【００５９】
そして、図９に示す半導体素子１のモジュールを、はんだ付け炉に入れて、はんだ付け炉で、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融・凝固させることで、半導体素子１と第１の電極４、および、半導体素子１と第２の電極５とを同時に接合するリフロー工程が行われる。
【００６０】
ここで、図１０は、第３実施形態において、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１にかかる力を説明するための図である。第３実施形態では、リフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、図１０（Ａ）に示すように、半導体素子１自体の自重による力ＦＧと、半導体素子１の重力方向上側に配置された第２のはんだ３が、半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＡと、半導体素子１の重力方向下側に配置された第１のはんだ２が、半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＢ’とが、半導体素子１にかかる。
【００６１】
第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＡは、図１０（Ｂ）に示すように、第２のはんだ３自体の自重による力ＦＡ１と、第２のはんだ３が濡れ広がることで、第２のはんだ３が半導体素子１を第２の電極５側に引っ張る力ＦＡ２とを合成した力であり、下記式（７）のように表すことができる。
ＦＡ＝ＦＡ１−ＦＡ２ ・・・（７）
【００６２】
また、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＢ’は、図１０（Ｃ）に示すように、半導体素子１に対する第１のはんだ２の表面張力ＦＢ１と、第１のはんだ２が濡れ広がることで、第１のはんだ２が半導体素子１を第１の電極４側に引っ張る力ＦＢ２’とを合成した力であり、下記式（８）のように表すことができる。
ＦＢ’＝ＦＢ１−ＦＢ２’ ・・・（８）
【００６３】
そして、第３実施形態では、第１のはんだ２と第２のはんだ３とを融解させた際に、半導体素子１自体の自重による力ＦＧと、第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＡと、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＢ’とが、下記式（９）に示す関係を満たすように、半導体素子１、第１のはんだ２、第２のはんだ３が設計されている。これにより、このリフロー工程において第１のはんだ２と第２のはんだ３とを溶融させた場合に、半導体素子１は重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押され、半導体素子１が、位置決め部材２１により規定される高さ位置まで沈み込む。
ＦＧ＋ＦＢ’＞ＦＡ ・・・（９）
【００６４】
なお、第３実施形態では、第１の電極４上にメッキ層４１が形成されており、これにより、第１実施形態と比べて、第１のはんだ２の濡れ性が高くなっている。そのため、第３実施形態では、第１実施形態と比べて、第１のはんだ２が濡れ広がる力ＦＢ３が大きくなり、第１のはんだ２がより濡れ広がることで、第１のはんだ２が半導体素子１を第１の電極４側に引っ張る力ＦＢ２’が大きくなる。そのため、第３実施形態では、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＢ’が、第１実施形態と比べて小さくなり、その結果、半導体素子１が重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に沈み易くなり、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を、位置決め部材２１によって規定し易くなっている。
【００６５】
次いで、第１の電極４、第２の電極５、およびスペーサ６１，６２で囲まれた空間内に、樹脂封止部７を形成するための樹脂が充填され、充填された樹脂を熱硬化させることで、樹脂封止部７を形成する工程が行わる。これにより、図８に示す半導体装置１００ｂが製造される。
【００６６】
以上のように、第３実施形態では、図８に示すように、位置決め部材２１を有する第１のはんだ２の濡れ性を向上させるために、第１の電極４にメッキ処理が施され、第１の電極４にメッキ層４が形成されている。これにより、第３実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、第１のはんだ２の濡れ性を向上させることができ、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＢ’を小さくすることができる。そのため、第３実施形態では、半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に沈み込み易くすることができ、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を規定し易くすることができる。そして、このように、半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に沈み込み易くして、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を規定し易くすることで、半導体素子１の傾きをより有効に抑制することができる。
【００６７】
ここで、図１１は、第１のはんだ２のメッキ処理と、半導体素子１の傾きとの関係を示す図であり、図１１（Ａ）は、半導体素子１がＦＲＤ（Fast Recovery Diode）である場合、図１１（Ｂ）は、半導体素子１がＩＧＢＴである場合に、リフロー工程後の第１のはんだ２の厚みを計測した結果を示すグラフである。また、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すグラフにおいて、（ａ）は、第１の電極４にメッキ層４１を形成した場合の結果を示しており、（ｂ）は、第１の電極４にメッキ層４１を形成していない場合の結果を示している。なお、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すグラフでは、位置決め部材２１の厚みを８０μｍとし、かつ、第１の電極４上に配置する第１のはんだ２の厚み１２０μｍとして、リフロー工程後の第１のはんだ２の厚みを計測している。すなわち、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すグラフのうち、第１の電極４にメッキ層４１を形成していない（ｂ）の結果は、上述した図４（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すグラフにおいて、第１の電極４上に配置した第１のはんだ２の厚み１２０μｍとした（ａ）の結果と同じ条件の結果を示している。
【００６８】
図１１（Ａ）に示す結果のうち、第１の電極４にメッキ層４１を形成していない（ｂ）の結果では、リフロー工程後に、第１のはんだ２の厚みが最も小さい部分と、第１のはんだ２の厚みが最も大きい部分とで、約４０μｍの差が生じている。すなわち、第１の電極４にメッキ層４１を形成していない（ｂ）の結果では、リフロー工程によって、半導体素子１が、約４０μｍの厚さ分だけ傾いている。
【００６９】
これに対して、図１１（Ａ）に示す結果のうち、第１の電極４にメッキ層４１を形成した（ａ）の結果では、リフロー工程後に、第１のはんだ２の厚みが最も小さい部分と、第１のはんだ２の厚みが最も大きい部分とで、約５μｍの差が生じている。すなわち、第１の電極４にメッキ層４１を形成した（ａ）の結果では、リフロー工程によって、半導体素子１が、約５μｍの厚さ分だけ傾いている。
【００７０】
このように、第１の電極４にメッキ層４１を形成した（ａ）の結果では、第１の電極４にメッキ層４１を形成していない（ｂ）の結果と比べて、リフロー工程後の半導体素子１の傾きをより小さくすることができ、半導体素子１の傾きをより有効に抑制することができる。
【００７１】
また、図１１（Ｂ）に示すように、半導体素子１をＩＧＢＴとした場合でも、図１１（Ａ）に示す場合と同様に、第１の電極４にメッキ層４１を形成した（ａ）に示す結果では、半導体素子１が約１５μｍの厚さ分だけ傾いており、第１の電極４にメッキ層４１を形成していない（ｂ）に示す結果では、半導体素子１が約３０μｍの厚さ分だけ傾いている。このように、図１１（Ｂ）に示す場合でも、第１の電極４にメッキ層４１を形成した（ａ）の結果では、第１の電極４にメッキ層４１を形成していない（ｂ）の結果と比べて、リフロー工程後の半導体素子１の傾きをより小さくすることができ、半導体素子１の傾きをより有効に抑制することができる。
【００７２】
≪第４実施形態≫
続いて、本発明の第４実施形態について説明する。図１２は、第４実施形態に係る半導体装置１００ｃの断面図であり、図１３は、第４実施形態に係る半導体装置１００ｃの製造方法を説明するための図であり、図１４は、第４実施形態に係る半導体装置１００ｃを製造する際に、半導体素子１にかかる力を説明するための図である。第４実施形態に係る半導体装置１００ｃは、以下に説明する点において、第１実施形態の半導体装置１００と異なる以外は、上述の第１実施形態と同様の構成と作用を有し、その重複する説明は省略する。
【００７３】
図１２に示すように、第４実施形態に係る半導体装置１００ｃでは、第２実施形態と同様に、位置決め部材２１を含有する第１のはんだ２が、半導体素子１に対して重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に位置するように、第１の電極４上に、第１のはんだ２を介して、半導体素子１が配置されているとともに、第２のはんだ３が、半導体素子１に対して重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に位置するように、半導体素子１の第１の電極４に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだ３を介して、第２の電極５が配置されている。
【００７４】
また、第４実施形態に係る半導体装置１００ｃでは、第３実施形態と同様に、第１の電極４に、第１のはんだ２に対する濡れ性を向上させるためのメッキ処理が施されており、これにより、第１の電極４上にメッキ層４１が形成されている。
【００７５】
次に、図１３を参照して、第４実施形態に係る半導体装置１００ｃの製造方法について説明する。
【００７６】
まず、第４実施形態では、第１の電極４にメッキ処理が施され、第１の電極４に、メッキ層４１を形成する工程が行われる。そして、第２の電極５上に、第１の電極４と第２の電極５との間の厚みを規定するスペーサ６１，６２が設けられた後、第２のはんだ３が、半導体素子１に対して重力方向下側（Ｚ軸負方向）に位置するように、第２の電極５上に、第２のはんだ３を介して、半導体素子１が配置される。
【００７７】
続いて、図１３に示すように、第１のはんだ２が、半導体素子１に対して重力方向上側（Ｚ軸正方向）に位置するように、半導体素子１の第２の電極５に対向する面と反対側の面上に、第１のはんだ２を介して、第１の電極４が配置される。これにより、図１３に示す半導体素子１のモジュールが形成される。
【００７８】
そして、図１３に示す半導体素子１のモジュールを、はんだ付け炉に入れて、はんだ付け炉で、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融・凝固させることで、半導体素子１と第１の電極４、および、半導体素子１と第２の電極５とを同時に接合するリフロー工程が行われる。
【００７９】
ここで、図１４は、第４実施形態において、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１にかかる力を説明するための図である。第４実施形態では、リフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、図１４（Ａ）に示すように、半導体素子１自体の自重による力ＦＧと、半導体素子１の重力方向下側に配置された第２のはんだ３が、半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＣと、半導体素子１の重力方向上側に配置された第１のはんだ２が、半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＤ’とが、半導体素子１にかかる。
【００８０】
第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＣは、図１４（Ｂ）に示すように、半導体素子１に対する第２のはんだ３の表面張力ＦＣ１と、第２のはんだ３が濡れ広がることで、第２のはんだ３が半導体素子１を第２の電極５側に引っ張る力ＦＣ２とを合成した力であり、下記式（１０）のように表すことができる。
ＦＣ＝ＦＣ１−ＦＣ２ ・・・（１０）
【００８１】
また、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＤ’は、図１４（Ｃ）に示すように、第１のはんだ２の自重による力ＦＤ１と、第１のはんだ２が濡れ広がることで、第１のはんだ２が半導体素子１を第１の電極４側に引っ張る力ＦＤ２’とを合成した力であり、下記式（１１）のように表すことができる。
ＦＤ’＝ＦＤ１−ＦＤ２’ ・・・（１１）
【００８２】
そして、第４実施形態では、第１のはんだ２と第２のはんだ３とを溶融させた際に、半導体素子１自体の自重による力ＦＧと、第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＣと、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＤ’とが、下記式（１２）に示す関係を満たすように、半導体素子１、第１のはんだ２、および第２のはんだ３が設計されている。これにより、このリフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１が重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押され、半導体素子１が位置決め部材２１により規定される高さ位置まで押し上げられる。
ＦＣ＞ＦＧ＋ＦＤ’ ・・・（１２）
【００８３】
なお、第４実施形態でも、第３実施形態と同様に、第１の電極４上にメッキ層４１が形成されており、第１実施形態と比べて、第１のはんだ２の濡れ性が高くなっている。そのため、第４実施形態では、第１のはんだ２の濡れ広がり力ＦＤ３が大きくなり、これにより、第１のはんだ２が半導体素子１を第１の電極４側に引っ張る力ＦＤ２’が、第２実施形態と比べて大きくなっている。そのため、第４実施形態では、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＤ’が、第１実施形態と比べて小さくなり、その結果、半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押し上げ易くなり、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を規定し易くなっている。
【００８４】
次いで、第１の電極４、第２の電極５、およびスペーサ６１，６２で囲まれた空間内に、樹脂封止部７を形成するための樹脂が充填され、充填された樹脂を熱硬化させることで、樹脂封止部７を形成する工程が行われ、これにより、図１２に示す半導体装置１００ｃが製造される。
【００８５】
以上のように、第４実施形態では、図１２に示すように、位置決め部材２１を有する第１のはんだ２が、半導体素子１の重力方向上側（Ｚ軸正方向）に位置するように、半導体素子１を、第１のはんだ２を介して、第１の電極４上に配置するとともに、第２のはんだ３が、半導体素子１の重力方向下側（Ｚ軸負方向）に位置するように、半導体素子１の第１の電極２に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだ３を介して、第２の電極５が配置する工程が行われる。そして、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融・凝固させるリフロー工程が行われる。また、第４実施形態では、このリフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１にかかる力が、上記式（１２）の関係を満たすように設計されており、これにより、第４実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、リフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１が重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押し上げられ、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を、位置決め部材２１の高さ位置で規定することができるとともに、半導体素子１の傾きを位置決め部材２１で有効に抑制することができる。
【００８６】
さらに、第４実施形態では、第１の電極４にメッキ層４１が形成されており、これにより、第１のはんだ２の濡れ性が高くなっている。そのため、第４実施形態では、リフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＤ’を小さくすることができるため、半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押し上げ易くすることができ、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を、より適切に規定することができる。
【００８７】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００８８】
なお、上述した実施形態の半導体素子１は本発明の半導体素子に、第１のはんだ２は本発明の第１のはんだに、位置決め部材２１は本発明の位置決め部材に、第２のはんだ３は本発明の第２のはんだに、第１の電極４は本発明の第１の電極に、第２の電極５は本発明の第２の電極に、それぞれ相当する。
【符号の説明】
【００８９】
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…半導体装置
１…半導体素子
２…第１のはんだ
３…第２のはんだ
４…第１の電極
４１…メッキ層
５…第２の電極
６１，６２…スペーサ
７…樹脂封止部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子を、第１の電極と第２の電極との間に配置し、半導体素子と、第１の電極および第２の電極とをそれぞれ接合してなる半導体装置の製造方法において、まず、半導体素子と第１の電極とを接合して、第１の電極に対する半導体素子の厚さ方向の位置を規定し、その後、半導体素子と第２の電極とを接合して、第２の電極に対する半導体素子の厚さ方向の位置を規定する半導体装置の製造方法が知られている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２７４１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、半導体素子と第１の電極とを接合し、その後、半導体素子と第２の電極とを接合する、すなわち、２回の接合を行う必要があるため、半導体装置の製造工程が多くなってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、半導体素子と一対の電極とを、１回の接合で、一対の電極に対する半導体素子の厚さ方向の位置を適切に規定した状態で、互いに接合することができる半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１の電極上に、第１の電極に対する半導体素子の厚み方向の位置を規定するための位置決め部材を含有する第１のはんだを介して、半導体素子を配置するとともに、半導体素子の第１の電極に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだを介して、第２の電極を配置し、第１のはんだおよび第２のはんだを溶融させて、半導体素子と第１の電極、および、半導体素子と第２の電極とを、それぞれ接合することにより、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１のはんだおよび第２のはんだを溶融させた際に、第１の電極に対する半導体素子の厚み方向の位置を位置決め部材で規定することができるため、一対の電極に対して半導体素子が傾いてしまうことを有効に防止しつつ、一回の接合により、半導体素子と一対の電極とを接合して、半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図３】第１実施形態に係る半導体装置を製造する際に、半導体素子にかかる力を説明するための図である。
【図４】第１のはんだの厚みと、半導体素子の傾きとの関係を説明するための図である。
【図５】第２実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図６】第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図７】第２実施形態に係る半導体装置を製造する際に、半導体素子にかかる力を説明するための図である。
【図８】第３実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図９】第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図１０】第３実施形態に係る半導体装置を製造する際に、半導体素子にかかる力を説明するための図である。
【図１１】第１の電極のメッキ処理と、半導体素子の傾きとの関係を説明するための図である。
【図１２】第４実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図１３】第４実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【図１４】第４実施形態に係る半導体装置を製造する際に、半導体素子にかかる力を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の本実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
≪第１実施形態≫
図１は、本発明の半導体装置の一例を示す断面図、図２は、図１に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であり、図３は、図１に係る半導体装置を製造する際に、半導体素子にかかる力を説明するための図である。
【００１１】
本実施形態に係る半導体装置１００は、図１に示すように、三相インバータブリッジ回路を個別に構成するＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などのトランジスタまたはダイオード（整流素子）からなる半導体素子１を有している。そして、この半導体装置１００は、スイッチング素子の導通／非導通を制御することにより、直流電源からの直流電流を三相交流電流に変換することが可能となっており、例えば、電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車等の電動車両用駆動モーターへ電力を供給するインバータ装置に用いられる。
【００１２】
半導体素子１の重力方向上側（Ｚ軸正方向側）の面上には、第１のはんだ２を介して、第１の電極４が電気的に接続されている。また、半導体素子１の重力方向下側（Ｚ軸負方向側）の面上には、第２のはんだ３を介して、第２の電極５が電気的に接続されている。なお、半導体素子１がＩＧＢＴの場合には、半導体素子１の第１の電極４が接続される主面がコレクタ電極となり、半導体素子１の第２の電極５が接続される主面がエミッタ電極となる。
【００１３】
第１の電極４および第２の電極５は、電気導電性および熱伝導性が良好な材料からなり、このような材料としては、たとえば、銅、アルミニウム、または、これらの合金が挙げられる。また、第１の電極４および第２の電極５は、特に図示しないが、半導体装置１００外部の配線部材を介して、モーター、コンデンサまたはバッテリー等の強電回路に電気的に接続されている。なお、第１の電極４および第２の電極５は、図１に示すように、それぞれ、半導体装置１００の外部に露出しており、半導体素子１から伝達された熱を半導体装置１００の外部に放熱する放熱板としての機能も有する。
【００１４】
第１のはんだ２および第２のはんだ３は、後述するリフロー工程において、溶融、凝固させることが可能な組成からなるはんだであり、同じ組成のはんだとすることが好ましい。本実施形態では、第１のはんだ２および第２のはんだ３として、スズが９０重量％以上のものが用いられる。
【００１５】
また、第１のはんだ２には、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を規定するための位置決め部材２１が複数含有されている。これら複数の位置決め部材２１は、たとえば、第１のはんだ２よりも高い融点を有する金属などからなり、それぞれ、同じ大きさの球状に形成されている。なお、位置決め部材２１の形状は、球状に特に限定されず、たとえば、立方体などの形状としてもよい。
【００１６】
第１の電極４上には、第１の電極４と第２の電極５との間の厚みを規定するためのスペーサ６１，６２が設けられている。スペーサ６１，６２は、たとえば、耐熱性の絶縁部材である樹脂やセラミックスなどからなり、図１に示すように、Ｚ軸方向における第１の電極４と第２の電極５との間の厚みを規定する。
【００１７】
半導体素子１、第１の電極４、第２の電極５、およびスペーサ６１，６２で囲まれた空間には、半導体素子１、第１の電極４、および第２の電極５を封止するための樹脂封止部７が形成されている。樹脂封止部７は、たとえば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの熱硬化性の樹脂からなり、このような樹脂を、第１の電極４、第２の電極５、およびスペーサ６１，６２により囲われた空間内に充填した後に、充填した樹脂を熱硬化させることで形成される。
【００１８】
次いで、第１実施形態に係る半導体装置１００の製造方法について説明する。
【００１９】
まず、第１の電極４上に、第１の電極４と第２の電極５との間の厚みを規定するスペーサ６１，６２が設けられる。
【００２０】
そして、図２に示すように、位置決め部材２１を含有する第１のはんだ２が、半導体素子１に対して、重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に位置するように、第１の電極４上に、第１のはんだ２を介して、半導体素子１を配置する第１の配置工程が行われる。
【００２１】
次いで、図２に示すように、第２のはんだ３が、半導体素子１に対して、重力方向上側（Ｚ軸正方向）に位置するように、半導体素子１の第１の電極３に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだ３を介して、第２の電極５を配置する第２の配置工程が行われる。これにより、図２に示す半導体素子１のモジュールが構成される。
【００２２】
そして、図２に示す半導体素子１のモジュールを、はんだ付け炉に入れ、はんだ付け炉で、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融・凝固させることで、半導体素子１と第１の電極４、および半導体素子１と第２の電極５とを、それぞれ同時に接合するリフロー工程が行われる。
【００２３】
ここで、図３は、第１実施形態において、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１にかかる力を説明するための図である。本実施形態では、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、図３（Ａ）に示すように、半導体素子１自体の自重による力ＦＧと、半導体素子１の重力方向上側に配置された第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＡと、半導体素子１の重力方向下側に配置された第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＢとが、半導体素子１にかかる。
【００２４】
半導体素子１の重力方向上側に配置された第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＡは、図３（Ｂ）に示すように、第２のはんだ３自体の自重による力ＦＡ１と、第２のはんだ３が濡れ広がることで、第２のはんだ３が半導体素子１を第２の電極５側に引っ張る力ＦＡ２とを合成した力であり、下記式（１）のように表すことができる。
ＦＡ＝ＦＡ１−ＦＡ２ ・・・（１）
【００２５】
また、半導体素子１の重力方向下側に配置された第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＢは、図３（Ｃ）に示すように、半導体素子１に対する第１のはんだ２の表面張力ＦＢ１と、第１のはんだ２が濡れ広がることで、第１のはんだ２が半導体素子１を第１の電極４側に引っ張る力ＦＢ２とを合成した力であり、下記式（２）のように表すことができる。
ＦＢ＝ＦＢ１−ＦＢ２ ・・・（２）
【００２６】
そして、第１実施形態では、第１のはんだ２と第２のはんだ３とを融解させた際における、半導体素子１自体の自重による力ＦＧと、第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＡと、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＢとが、下記式（３）に示す関係を満たすように、半導体素子１、第１のはんだ２、第２のはんだ３が設計されている。これにより、このリフロー工程において第１のはんだ２と第２のはんだ３とを溶融させた場合に、半導体素子１は重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押され、半導体素子１が、位置決め部材２１により規定される高さ位置まで沈み込む。
ＦＧ＋ＦＢ＞ＦＡ ・・・（３）
【００２７】
このように、半導体素子１が、位置決め部材２１により規定される高さ位置まで沈み込むことで、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置が、位置決め部材２１により規定される。
【００２８】
さらに、本実施形態では、このリフロー工程において、図示しない重りを介して、第２の電極５が、第１の電極４が位置するＺ軸負方向側に押圧される。これにより、第２のはんだ３が押し潰されて、第１の電極４と第２の電極５との間の厚みが、第１の電極４に設けられたスペーサ６１，６２により規定された厚みにされるとともに、第２の電極５に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置が規定される。
【００２９】
そして、半導体素子１、第１の電極４、および第２の電極５を封止するために、第１の電極４、第２の電極５、およびスペーサ６１，６２で囲まれた空間内に、樹脂封止部７を形成するための樹脂が充填され、充填された樹脂を熱硬化させることで、樹脂封止部７を形成する工程が行われる。このように樹脂封止部７を形成することで、半導体素子１、第１の電極４、および第２の電極５を封止することができる。そして、以上の工程により、図１に示す半導体装置１００が製造される。
【００３０】
なお、上記第１の配置工程において、第１の電極４上に第１のはんだ２を配置する際に、第１のはんだ２の量は、半導体素子１と第１の電極４との接合を確保することができ、かつ、リフロー工程において第１のはんだ２を溶融させた後に、位置決め部材２１により、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を規定することができる量とされる。これにより、半導体素子１と第１の電極４との接合を確保しながら、半導体素子１を、位置決め部材２１により規定される高さ位置まで沈み易くさせることができ、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を、より容易に規定することができる。なお、本実施形態では、位置決め部材２１の厚みが５０〜８０μｍ、第１のはんだ２の厚みが８０〜１２０μｍとなるように設計されている。
【００３１】
また、上記第２の配置工程において、第２のはんだ３を半導体素子１上に配置する際に、第２のはんだ３の厚みは、リフロー工程後の第２のはんだ３の設計上の厚みよりも厚くなるように形成される。図１に示すように、第１の電極４および第２の電極５の間の厚みはスペーサ６１，６２により規定されるため、リフロー工程後の第２のはんだ３の厚みは、スペーサ６１，６２により規定されている第１の電極４および第２の電極５との間の厚みから、位置決め部材２１の厚みおよび半導体素子１の厚みを除いた厚みとなる。そのため、スペーサ６１，６２、位置決め部材２１、および半導体素子１の厚みを予め設計しておくことで、リフロー工程後の第２のはんだ３の厚みを予め設計することができ、これにより、第２の配置工程において半導体素子１に配置する第２のはんだ３の厚みを決定することができる。このように、第２の配置工程において半導体素子１に配置する第２のはんだ３の厚みを、リフロー工程後の第２のはんだ３の設計上の厚みよりも厚くすることで、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させて、半導体素子１が重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に沈み込んだ場合に、第２のはんだ３が不足しまうことを有効に防止することができる。また、このように、第２のはんだ３の厚みを厚くすることで、第２のはんだ３の重量が増え、半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に沈み込ませることができる。
【００３２】
以上のように、本実施形態では、図２に示すように、第１のはんだ２が半導体素子１の重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に位置するように、半導体素子１を、第１のはんだ２を介して、第１の電極４上に配置する第１の配置工程が行われ、そして、第２のはんだ３が、半導体素子１の重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に位置するように、半導体素子１の第１の電極２に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだ３を介して、第２の電極５を配置する第２の配置工程が行われる。そして、第１のはんだ２および第２のはんだ３をはんだ付け炉で溶融、凝固させるリフロー工程が行われる。これにより、本実施形態では、１回のリフロー工程において、半導体素子１と第１の電極４、および、半導体素子１と第２の電極５とを、それぞれ同時に接合することができる。
【００３３】
また、第１実施形態では、第１のはんだ２に位置決め部材２１を含有しており、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１にかかる力が上記式（３）の関係を満たすように、半導体素子１、第１のはんだ２、および第２のはんだ３が設計されている。そのため、リフロー工程において第１のはんだ２を溶融させることで、半導体素子１が重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に沈み込み、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を、位置決め部材２１の高さ位置で適切に規定することができる。また、本実施形態では、第１の電極４と第２の電極５との間の厚さをスペーサ６１，６２が設けられており、リフロー工程において第２のはんだ３を溶融させて、第１の電極４と第２の電極５との間の厚さをスペーサ６１，６２により規定することで、第２の電極５に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を適切に規定することができる。
【００３４】
さらに、第１実施形態では、半導体素子１が位置決め部材２１の位置まで沈み込み、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置が規定されることにより、半導体素子１の傾きを、位置決め部材２１で有効に抑制することができる。そのため、第１実施形態では、半導体素子１が傾いてしまうことで、半導体素子１上に配置された第２のはんだ３が流れ落ちてしまうことを有効に防止することができ、その結果、第１の電極４と第２の電極５との間で短絡が生じてしまうことを有効に防止することができる。
【００３５】
特に、本実施形態では、第１の配置工程において、第１の電極４上に配置する第１のはんだ２の量を、半導体素子１と第１の電極４との接合を確保することができ、かつ、リフロー工程において第１のはんだ２を溶融させた後に、位置決め部材２１により、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を規定することができる量とすることで、半導体素子１を、位置決め部材２１の高さ位置まで沈み込み易くすることができ、半導体素子１の傾きをより有効に防止することができる。
【００３６】
ここで、図４は、第１のはんだ２の厚みと、半導体素子１の傾きとの関係を示す図であり、図４（Ａ）は、半導体素子１がＦＲＤ（Fast Recovery Diode）である場合、図４（Ｂ）は、半導体素子１がＩＧＢＴである場合に、リフロー工程後の第１のはんだ２の厚みを計測した結果を示すグラフである。また、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すグラフにおいて、（ａ）は、第１の配置工程において、第１の電極４上に配置した第１のはんだ２の厚みを、１２０μｍとした場合の結果を示しており、（ｂ）は、第１の配置工程において、第１の電極４上に配置した第１のはんだ２の厚みを、２５０μｍとした場合の結果を示している。なお、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すグラフでは、位置決め部材２１の厚みを８０μｍとして、リフロー工程後の第１のはんだ２の厚みを計測している。
【００３７】
図４（Ａ）に示す結果のうち、リフロー工程前の第１のはんだ２の厚みを２５０μｍとした（ｂ）の結果では、リフロー工程後に、第１のはんだ２の厚みが最も小さい部分と、第１のはんだ２の厚みが最も大きい部分とで、約１００μｍの差が生じている。すなわち、リフロー工程前に第１のはんだ２の厚みを２５０μｍとした（ｂ）の結果では、リフロー工程によって、半導体素子１が、約１００μｍの厚さ分だけ傾いている。
【００３８】
これに対して、図４（Ａ）に示す結果のうち、リフロー工程前の第１のはんだ２の厚みを１２０μｍとした（ａ）の結果では、リフロー工程後において、第１のはんだ２の厚みが最も小さい部分と、第１のはんだ２の厚みが最も大きい部分とで、約４０μｍの差が生じている。すなわち、リフロー工程前に第１のはんだ２の厚みを１２０μｍとした（ａ）の結果では、リフロー工程によって、半導体素子１が、約４０μｍの厚さ分だけ傾いている。
【００３９】
このように、第１のはんだ２の厚みを１２０μｍとした（ａ）の結果では、第１のはんだ２の厚みを２５０μｍとした（ｂ）の結果と比べて、リフロー工程後の半導体素子１の傾きをより小さくすることができ、半導体素子１の傾きをより有効に抑制することができる。
【００４０】
また、図４（Ｂ）に示すように、半導体素子１をＩＧＢＴとした場合でも、図４（Ａ）に示す場合と同様に、リフロー工程前の第１のはんだ２の厚みを１２０μｍとした（ａ）に示す結果では、半導体素子１が約３０μｍの厚さ分だけ傾いており、リフロー工程前の第１のはんだ２の厚みを２５０μｍとした（ｂ）に示す結果では、半導体素子１が約２５０μｍの厚さ分だけ傾いている。このように、図４（Ｂ）に示す場合でも、第１のはんだ２の厚みを１２０μｍとした（ａ）の結果では、第１のはんだ２の厚みを２５０μｍとした（ｂ）の結果と比べて、リフロー工程後の半導体素子１の傾きをより小さくすることができ、半導体素子１の傾きをより有効に抑制することができる。
【００４１】
このように、本実施形態では、第１の配置工程において第１の電極４に配置される第１のはんだ２の量を、位置決め部材２１の厚みにできる限り近い厚みとなる量とすることで、半導体素子１の傾きをより有効に抑制することができる。
【００４２】
≪第２実施形態≫
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係る半導体装置１００ａの断面図であり、図６は、第２実施形態に係る半導体装置１００ａの製造方法を説明するための図であり、図７は、第２実施形態に係る半導体装置１００ａを製造する際に、半導体素子１にかかる力を説明するための図である。第２実施形態に係る半導体装置１００ａは、以下に説明する点において、第１実施形態の半導体装置１００と異なる以外は、上述の第１実施形態と同様の構成と作用を有し、その重複する説明は省略する。
【００４３】
図５に示すように、第２実施形態に係る半導体装置１００ａでは、複数の位置決め部材２１を含有する第１のはんだ２が、半導体素子１に対して重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に位置するように、第１の電極４上に、第１のはんだ２を介して、半導体素子１が配置されているとともに、第２のはんだ３が、半導体素子１に対して重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に位置するように、半導体素子１の第１の電極４に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだ３を介して、第２の電極５が配置されており、これらの点において、第１実施形態に係る半導体装置１００と異なる。
【００４４】
次に、第２実施形態に係る半導体装置１００ａの製造方法について説明する。
【００４５】
まず、第２の電極５上に、第１の電極４と第２の電極５との間の厚みを規定するスペーサ６１，６２が設けられた後、第２のはんだ３が、半導体素子１に対して、重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に位置するように、第２の電極５上に、第２のはんだ３を介して、半導体素子１が配置される。
【００４６】
続いて、図６に示すように、位置決め部材２１を有する第１のはんだ２が、半導体素子１に対して、重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に位置するように、半導体素子１の第２の電極５に対向する面と反対側の面上に、第１のはんだ２を介して、第１の電極４が配置される。これにより、図６に示すような半導体素子１のモジュールが形成される。
【００４７】
そして、図６に示す半導体素子１のモジュールを、はんだ付け炉に入れて、はんだ付け炉で、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融・凝固させることで、半導体素子１と第１の電極４、および、半導体素子１と第２の電極５とを同時に接合するリフロー工程が行われる。
【００４８】
ここで、図７は、第２実施形態において、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１に係る力を説明するための図である。第２実施形態では、このリフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、図７（Ａ）に示すように、半導体素子１自体の自重による力ＦＧと、半導体素子１の重力方向下側に配置された第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＣと、半導体素子１の重力方向上側に配置された第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＤとが、半導体素子１にかかる。
【００４９】
第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＣは、図７（Ｂ）に示すように、半導体素子１に対する第２のはんだ３の表面張力ＦＣ１と、第２のはんだ３が濡れ広がることで、第２のはんだ３が半導体素子１を第２の電極５側に引っ張る力ＦＣ２とを合成した力であり、下記式（４）のように表すことができる。
ＦＣ＝ＦＣ１−ＦＣ２ ・・・（４）
【００５０】
また、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＤは、図７（Ｃ）に示すように、第１のはんだ２自体の自重による力ＦＤ１と、第１のはんだ２が濡れ広がることで、第１のはんだ２が半導体素子１を第１の電極４側に引っ張る力ＦＤ２とを合成した力であり、下記式（５）のように表すことができる。
ＦＤ＝ＦＤ１−ＦＤ２ ・・・（５）
【００５１】
そして、第２実施形態では、第１のはんだ２と第２のはんだ３とを溶融させた際に、半導体素子１自体の自重による力ＦＧと、第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＣと、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＤとが、下記式（６）に示す関係を満たすように、半導体素子１、第１のはんだ２、および第２のはんだ３が設計されている。これにより、このリフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１が重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押され、半導体素子１が位置決め部材２１により規定される高さ位置まで押し上げられる。
ＦＣ＞ＦＧ＋ＦＤ ・・・（６）
【００５２】
次いで、第１の電極４、第２の電極５、およびスペーサ６１，６２で囲まれた空間内に、樹脂封止部７を形成するための樹脂が充填され、充填された樹脂を熱硬化させることで、樹脂封止部７を形成する工程が行われ、これにより、図５に示す半導体装置１００ａが製造される。
【００５３】
以上のように、第２実施形態では、図６に示すように、位置決め部材２１を含有する第１のはんだ２が、半導体素子１の重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に位置するように、半導体素子１を、第１のはんだ２を介して、第１の電極４上に配置するとともに、第２のはんだ３が、半導体素子１の重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に位置するように、半導体素子１の第１の電極４に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだ３を介して、第２の電極５を配置する工程が行われる。そして、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融・凝固させるリフロー工程が行われる。このリフロー工程においては、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１にかかる力が上記式（６）の関係を満たすように、半導体素子１、第１のはんだ２、および第２のはんだ３が設計されており、これにより、第２実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、リフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１が重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押し上げられ、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を、位置決め部材２１により規定することができるとともに、半導体素子１の傾きを位置決め部材２１により有効に抑制することができる。
【００５４】
≪第３実施形態≫
続いて、本発明の第３実施形態について説明する。図８は、第３実施形態に係る半導体装置１００ｂの断面図であり、図９は、第３実施形態に係る半導体装置１００ｂの製造方法を説明するための図であり、図１０は、第３実施形態に係る半導体装置１００ｂを製造する際に、半導体素子１にかかる力を説明するための図である。第３実施形態に係る半導体装置１００ｂは、以下に説明する点において、第１実施形態の半導体装置１００と異なる以外は、上述の第１実施形態と同様の構成と作用を有し、その重複する説明は省略する。
【００５５】
図８に示すように、第３実施形態に係る半導体装置１００ｂでは、第１の電極４に、第１のはんだ２に対する濡れ性を向上させるためのメッキ処理が施されている。具体的には、第１の電極４に、第１のはんだ２が濡れ広がり易い金（Ａｕ）などの材質を使ってメッキ処理が施されており、これにより、第１の電極４上に、メッキ処理によるメッキ層４１が形成されている。なお、このメッキ層４１は、０．１μｍ以上の厚さで形成することが好適である。
【００５６】
次に、図９を参照して、第３実施形態に係る半導体装置１００ｂの製造方法について説明する。
【００５７】
まず、第１の電極４にメッキ処理を施し、第１の電極４の面上に、メッキ層４１を形成する工程が行われる。そして、メッキ処理した第１の電極４上に、第１の電極４と第２の電極５との間の厚みを規定するスペーサ６１，６２が設けられた後、第１のはんだ２が、半導体素子１に対して重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に位置するように、第１の電極４上に、第１のはんだ２を介して、半導体素子１が配置される。
【００５８】
続いて、図９に示すように、第２のはんだ３が、半導体素子１に対して重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に位置するように、半導体素子１の第１の電極４に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだ３を介して、第２の電極５が配置される。これにより、図９に示す半導体素子１のモジュールが構成される。
【００５９】
そして、図９に示す半導体素子１のモジュールを、はんだ付け炉に入れて、はんだ付け炉で、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融・凝固させることで、半導体素子１と第１の電極４、および、半導体素子１と第２の電極５とを同時に接合するリフロー工程が行われる。
【００６０】
ここで、図１０は、第３実施形態において、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１にかかる力を説明するための図である。第３実施形態では、リフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、図１０（Ａ）に示すように、半導体素子１自体の自重による力ＦＧと、半導体素子１の重力方向上側に配置された第２のはんだ３が、半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＡと、半導体素子１の重力方向下側に配置された第１のはんだ２が、半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＢ’とが、半導体素子１にかかる。
【００６１】
第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＡは、図１０（Ｂ）に示すように、第２のはんだ３自体の自重による力ＦＡ１と、第２のはんだ３が濡れ広がることで、第２のはんだ３が半導体素子１を第２の電極５側に引っ張る力ＦＡ２とを合成した力であり、下記式（７）のように表すことができる。
ＦＡ＝ＦＡ１−ＦＡ２ ・・・（７）
【００６２】
また、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＢ’は、図１０（Ｃ）に示すように、半導体素子１に対する第１のはんだ２の表面張力ＦＢ１と、第１のはんだ２が濡れ広がることで、第１のはんだ２が半導体素子１を第１の電極４側に引っ張る力ＦＢ２’とを合成した力であり、下記式（８）のように表すことができる。
ＦＢ’＝ＦＢ１−ＦＢ２’ ・・・（８）
【００６３】
そして、第３実施形態では、第１のはんだ２と第２のはんだ３とを融解させた際に、半導体素子１自体の自重による力ＦＧと、第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＡと、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＢ’とが、下記式（９）に示す関係を満たすように、半導体素子１、第１のはんだ２、第２のはんだ３が設計されている。これにより、このリフロー工程において第１のはんだ２と第２のはんだ３とを溶融させた場合に、半導体素子１は重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押され、半導体素子１が、位置決め部材２１により規定される高さ位置まで沈み込む。
ＦＧ＋ＦＢ’＞ＦＡ ・・・（９）
【００６４】
なお、第３実施形態では、第１の電極４上にメッキ層４１が形成されており、これにより、第１実施形態と比べて、第１のはんだ２の濡れ性が高くなっている。そのため、第３実施形態では、第１実施形態と比べて、第１のはんだ２が濡れ広がる力ＦＢ３が大きくなり、第１のはんだ２がより濡れ広がることで、第１のはんだ２が半導体素子１を第１の電極４側に引っ張る力ＦＢ２’が大きくなる。そのため、第３実施形態では、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＢ’が、第１実施形態と比べて小さくなり、その結果、半導体素子１が重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に沈み易くなり、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を、位置決め部材２１によって規定し易くなっている。
【００６５】
次いで、第１の電極４、第２の電極５、およびスペーサ６１，６２で囲まれた空間内に、樹脂封止部７を形成するための樹脂が充填され、充填された樹脂を熱硬化させることで、樹脂封止部７を形成する工程が行わる。これにより、図８に示す半導体装置１００ｂが製造される。
【００６６】
以上のように、第３実施形態では、図８に示すように、位置決め部材２１を有する第１のはんだ２の濡れ性を向上させるために、第１の電極４にメッキ処理が施され、第１の電極４にメッキ層４が形成されている。これにより、第３実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、第１のはんだ２の濡れ性を向上させることができ、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＢ’を小さくすることができる。そのため、第３実施形態では、半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に沈み込み易くすることができ、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を規定し易くすることができる。そして、このように、半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に沈み込み易くして、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を規定し易くすることで、半導体素子１の傾きをより有効に抑制することができる。
【００６７】
ここで、図１１は、第１のはんだ２のメッキ処理と、半導体素子１の傾きとの関係を示す図であり、図１１（Ａ）は、半導体素子１がＦＲＤ（Fast Recovery Diode）である場合、図１１（Ｂ）は、半導体素子１がＩＧＢＴである場合に、リフロー工程後の第１のはんだ２の厚みを計測した結果を示すグラフである。また、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すグラフにおいて、（ａ）は、第１の電極４にメッキ層４１を形成した場合の結果を示しており、（ｂ）は、第１の電極４にメッキ層４１を形成していない場合の結果を示している。なお、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すグラフでは、位置決め部材２１の厚みを８０μｍとし、かつ、第１の電極４上に配置する第１のはんだ２の厚み１２０μｍとして、リフロー工程後の第１のはんだ２の厚みを計測している。すなわち、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すグラフのうち、第１の電極４にメッキ層４１を形成していない（ｂ）の結果は、上述した図４（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すグラフにおいて、第１の電極４上に配置した第１のはんだ２の厚み１２０μｍとした（ａ）の結果と同じ条件の結果を示している。
【００６８】
図１１（Ａ）に示す結果のうち、第１の電極４にメッキ層４１を形成していない（ｂ）の結果では、リフロー工程後に、第１のはんだ２の厚みが最も小さい部分と、第１のはんだ２の厚みが最も大きい部分とで、約４０μｍの差が生じている。すなわち、第１の電極４にメッキ層４１を形成していない（ｂ）の結果では、リフロー工程によって、半導体素子１が、約４０μｍの厚さ分だけ傾いている。
【００６９】
これに対して、図１１（Ａ）に示す結果のうち、第１の電極４にメッキ層４１を形成した（ａ）の結果では、リフロー工程後に、第１のはんだ２の厚みが最も小さい部分と、第１のはんだ２の厚みが最も大きい部分とで、約５μｍの差が生じている。すなわち、第１の電極４にメッキ層４１を形成した（ａ）の結果では、リフロー工程によって、半導体素子１が、約５μｍの厚さ分だけ傾いている。
【００７０】
このように、第１の電極４にメッキ層４１を形成した（ａ）の結果では、第１の電極４にメッキ層４１を形成していない（ｂ）の結果と比べて、リフロー工程後の半導体素子１の傾きをより小さくすることができ、半導体素子１の傾きをより有効に抑制することができる。
【００７１】
また、図１１（Ｂ）に示すように、半導体素子１をＩＧＢＴとした場合でも、図１１（Ａ）に示す場合と同様に、第１の電極４にメッキ層４１を形成した（ａ）に示す結果では、半導体素子１が約１５μｍの厚さ分だけ傾いており、第１の電極４にメッキ層４１を形成していない（ｂ）に示す結果では、半導体素子１が約３０μｍの厚さ分だけ傾いている。このように、図１１（Ｂ）に示す場合でも、第１の電極４にメッキ層４１を形成した（ａ）の結果では、第１の電極４にメッキ層４１を形成していない（ｂ）の結果と比べて、リフロー工程後の半導体素子１の傾きをより小さくすることができ、半導体素子１の傾きをより有効に抑制することができる。
【００７２】
≪第４実施形態≫
続いて、本発明の第４実施形態について説明する。図１２は、第４実施形態に係る半導体装置１００ｃの断面図であり、図１３は、第４実施形態に係る半導体装置１００ｃの製造方法を説明するための図であり、図１４は、第４実施形態に係る半導体装置１００ｃを製造する際に、半導体素子１にかかる力を説明するための図である。第４実施形態に係る半導体装置１００ｃは、以下に説明する点において、第１実施形態の半導体装置１００と異なる以外は、上述の第１実施形態と同様の構成と作用を有し、その重複する説明は省略する。
【００７３】
図１２に示すように、第４実施形態に係る半導体装置１００ｃでは、第２実施形態と同様に、位置決め部材２１を含有する第１のはんだ２が、半導体素子１に対して重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に位置するように、第１の電極４上に、第１のはんだ２を介して、半導体素子１が配置されているとともに、第２のはんだ３が、半導体素子１に対して重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に位置するように、半導体素子１の第１の電極４に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだ３を介して、第２の電極５が配置されている。
【００７４】
また、第４実施形態に係る半導体装置１００ｃでは、第３実施形態と同様に、第１の電極４に、第１のはんだ２に対する濡れ性を向上させるためのメッキ処理が施されており、これにより、第１の電極４上にメッキ層４１が形成されている。
【００７５】
次に、図１３を参照して、第４実施形態に係る半導体装置１００ｃの製造方法について説明する。
【００７６】
まず、第４実施形態では、第１の電極４にメッキ処理が施され、第１の電極４に、メッキ層４１を形成する工程が行われる。そして、第２の電極５上に、第１の電極４と第２の電極５との間の厚みを規定するスペーサ６１，６２が設けられた後、第２のはんだ３が、半導体素子１に対して重力方向下側（Ｚ軸負方向）に位置するように、第２の電極５上に、第２のはんだ３を介して、半導体素子１が配置される。
【００７７】
続いて、図１３に示すように、第１のはんだ２が、半導体素子１に対して重力方向上側（Ｚ軸正方向）に位置するように、半導体素子１の第２の電極５に対向する面と反対側の面上に、第１のはんだ２を介して、第１の電極４が配置される。これにより、図１３に示す半導体素子１のモジュールが形成される。
【００７８】
そして、図１３に示す半導体素子１のモジュールを、はんだ付け炉に入れて、はんだ付け炉で、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融・凝固させることで、半導体素子１と第１の電極４、および、半導体素子１と第２の電極５とを同時に接合するリフロー工程が行われる。
【００７９】
ここで、図１４は、第４実施形態において、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１にかかる力を説明するための図である。第４実施形態では、リフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、図１４（Ａ）に示すように、半導体素子１自体の自重による力ＦＧと、半導体素子１の重力方向下側に配置された第２のはんだ３が、半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＣと、半導体素子１の重力方向上側に配置された第１のはんだ２が、半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＤ’とが、半導体素子１にかかる。
【００８０】
第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＣは、図１４（Ｂ）に示すように、半導体素子１に対する第２のはんだ３の表面張力ＦＣ１と、第２のはんだ３が濡れ広がることで、第２のはんだ３が半導体素子１を第２の電極５側に引っ張る力ＦＣ２とを合成した力であり、下記式（１０）のように表すことができる。
ＦＣ＝ＦＣ１−ＦＣ２ ・・・（１０）
【００８１】
また、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＤ’は、図１４（Ｃ）に示すように、第１のはんだ２の自重による力ＦＤ１と、第１のはんだ２が濡れ広がることで、第１のはんだ２が半導体素子１を第１の電極４側に引っ張る力ＦＤ２’とを合成した力であり、下記式（１１）のように表すことができる。
ＦＤ’＝ＦＤ１−ＦＤ２’ ・・・（１１）
【００８２】
そして、第４実施形態では、第１のはんだ２と第２のはんだ３とを溶融させた際に、半導体素子１自体の自重による力ＦＧと、第２のはんだ３が半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押す力ＦＣと、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＤ’とが、下記式（１２）に示す関係を満たすように、半導体素子１、第１のはんだ２、および第２のはんだ３が設計されている。これにより、このリフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１が重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押され、半導体素子１が位置決め部材２１により規定される高さ位置まで押し上げられる。
ＦＣ＞ＦＧ＋ＦＤ’ ・・・（１２）
【００８３】
なお、第４実施形態でも、第３実施形態と同様に、第１の電極４上にメッキ層４１が形成されており、第１実施形態と比べて、第１のはんだ２の濡れ性が高くなっている。そのため、第４実施形態では、第１のはんだ２の濡れ広がり力ＦＤ３が大きくなり、これにより、第１のはんだ２が半導体素子１を第１の電極４側に引っ張る力ＦＤ２’が、第２実施形態と比べて大きくなっている。そのため、第４実施形態では、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＤ’が、第１実施形態と比べて小さくなり、その結果、半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押し上げ易くなり、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を規定し易くなっている。
【００８４】
次いで、第１の電極４、第２の電極５、およびスペーサ６１，６２で囲まれた空間内に、樹脂封止部７を形成するための樹脂が充填され、充填された樹脂を熱硬化させることで、樹脂封止部７を形成する工程が行われ、これにより、図１２に示す半導体装置１００ｃが製造される。
【００８５】
以上のように、第４実施形態では、図１２に示すように、位置決め部材２１を有する第１のはんだ２が、半導体素子１の重力方向上側（Ｚ軸正方向）に位置するように、半導体素子１を、第１のはんだ２を介して、第１の電極４上に配置するとともに、第２のはんだ３が、半導体素子１の重力方向下側（Ｚ軸負方向）に位置するように、半導体素子１の第１の電極２に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだ３を介して、第２の電極５が配置する工程が行われる。そして、第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融・凝固させるリフロー工程が行われる。また、第４実施形態では、このリフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１にかかる力が、上記式（１２）の関係を満たすように設計されており、これにより、第４実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、リフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、半導体素子１が重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押し上げられ、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を、位置決め部材２１の高さ位置で規定することができるとともに、半導体素子１の傾きを位置決め部材２１で有効に抑制することができる。
【００８６】
さらに、第４実施形態では、第１の電極４にメッキ層４１が形成されており、これにより、第１のはんだ２の濡れ性が高くなっている。そのため、第４実施形態では、リフロー工程において第１のはんだ２および第２のはんだ３を溶融させた際に、第１のはんだ２が半導体素子１を重力方向下側（Ｚ軸負方向側）に押す力ＦＤ’を小さくすることができるため、半導体素子１を重力方向上側（Ｚ軸正方向側）に押し上げ易くすることができ、第１の電極４に対する半導体素子１の厚み方向（Ｚ軸方向）の位置を、より適切に規定することができる。
【００８７】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００８８】
なお、上述した実施形態の半導体素子１は本発明の半導体素子に、第１のはんだ２は本発明の第１のはんだに、位置決め部材２１は本発明の位置決め部材に、第２のはんだ３は本発明の第２のはんだに、第１の電極４は本発明の第１の電極に、第２の電極５は本発明の第２の電極に、それぞれ相当する。
【符号の説明】
【００８９】
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…半導体装置
１…半導体素子
２…第１のはんだ
３…第２のはんだ
４…第１の電極
４１…メッキ層
５…第２の電極
６１，６２…スペーサ
７…樹脂封止部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極上に、半導体素子の厚み方向の位置を規定するための位置決め部材を含有する第１のはんだを介して、前記半導体素子を配置する第１の配置工程と、
前記半導体素子の前記第１の電極に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだを介して、第２の電極を配置する第２の配置工程と、
前記第１のはんだおよび前記第２のはんだを溶融させて、前記半導体素子と前記第１のはんだ、および、前記半導体素子と前記第２のはんだを、それぞれ接合させるリフロー工程と、を有し、
前記リフロー工程において、前記第１のはんだが溶融することで、前記第１のはんだに含有されている前記位置決め部材により、前記第１の電極に対する前記半導体素子の厚み方向の位置が決定されるとともに、前記第２のはんだが溶融することで、前記第２の電極に対する前記半導体素子の厚み方向の位置が決定されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１の配置工程において、前記第１のはんだが、前記半導体素子に対して、重力方向下側に位置するように、前記第１の電極上に、前記第１のはんだを介して、前記半導体素子を配置し、
前記第２の配置工程において、前記第２のはんだが、前記半導体素子に対して、重力方向上側に位置するように、前記半導体素子の前記第１の電極に対向する面と反対側の面上に、前記第２のはんだを介して、前記第２の電極を配置し、
前記第１のはんだおよび第２のはんだを溶融させた際に、前記半導体素子、前記第１のはんだ、および、前記第２のはんだの関係が、下記式（１）の条件を満たすことで、前記リフロー工程において、前記半導体素子が、前記位置決め部材により規定される高さ位置まで沈み込むことにより、前記第１の電極に対する前記半導体素子の厚み方向の位置が決定されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Ｇ＋Ａ＞Ｂ ・・・（１）
（なお、上記式（１）中、Ｇは、半導体素子の自重、Ａは、「第２のはんだの自重Ａ１」−「第２のはんだが濡れ広がることにより第２のはんだが半導体素子を第２の電極側に引っ張る力Ａ２」、Ｂは、「半導体素子に対する第１のはんだの表面張力Ｂ１」−「第１のはんだが濡れ広がることにより第１のはんだが半導体素子を第１の電極側に引っ張る力Ｂ２」である。）
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１の配置工程において、前記第１のはんだが、前記半導体素子に対して、重力方向上側に位置するように、前記第１の電極上に、前記第１のはんだを介して、前記半導体素子を配置し、
前記第２の配置工程において、前記第２のはんだが、前記半導体素子に対して、重力方向下側に位置するように、前記半導体素子の前記第１の電極に対向する面と反対側の面上に、前記第２のはんだを介して、前記第２の電極を配置し、
前記第１のはんだおよび第２のはんだを溶融させた際に、前記半導体素子、前記第１のはんだ、および、前記第２のはんだの関係が、下記式（２）の条件を満たすことで、前記リフロー工程において、前記半導体素子が、前記位置決め部材により規定された高さ位置まで押し上げられることにより、前記第１の電極に対する前記半導体素子の厚み方向の位置が決定されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Ｃ＞Ｄ＋Ｇ ・・・（２）
（なお、上記式（２）中、Ｇは、半導体素子の自重、Ｃは、「半導体素子に対する第２のはんだの表面張力Ｃ１」−「第２のはんだが濡れ広がることにより第２のはんだが半導体素子を第２の電極側に引っ張る力Ｃ２」、Ｄは、「第１のはんだの自重Ｄ１」−「第１のはんだが濡れ広がることにより第１のはんだが半導体素子を第１の電極側に引っ張る力Ｄ２」である。）
【請求項４】
請求項２または３に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１の配置工程において、前記第１の電極上に配置される前記第１のはんだの量を、前記半導体素子と前記第１の電極との接合を確保することができ、かつ、前記リフロー工程により前記第１のはんだを溶融させた後に、前記位置決め部材により、前記第１の電極に対する前記半導体素子の厚み方向の位置を規定することができる量とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第２の配置工程において、前記第２のはんだの厚みを、前記リフロー工程後の前記第２のはんだの設計上の厚みよりも厚くなるように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１の電極には、前記第１のはんだに対する濡れ性を向上させるためのメッキ処理が施されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体素子が介在している前記第１の電極と前記第２の電極との間に、前記半導体素子、前記第１の電極、および前記第２の電極を封止するための樹脂を充填する工程をさらに有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
第１の電極上に、半導体素子の厚み方向の位置を規定するための位置決め部材を含有する第１のはんだを介して、前記半導体素子を配置する第１の配置工程と、
前記半導体素子の前記第１の電極に対向する面と反対側の面上に、第２のはんだを介して、第２の電極を配置する第２の配置工程と、
前記第１のはんだおよび前記第２のはんだを溶融させて、前記半導体素子と前記第１のはんだ、および、前記半導体素子と前記第２のはんだを、それぞれ接合させるリフロー工程と、を有し、
前記リフロー工程において、前記第１のはんだが溶融することで、前記第１のはんだに含有されている前記位置決め部材により、前記第１の電極に対する前記半導体素子の厚み方向の位置が決定されるとともに、前記第２のはんだが溶融することで、前記第２の電極に対する前記半導体素子の厚み方向の位置が決定されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１の配置工程において、前記第１のはんだが、前記半導体素子に対して、重力方向下側に位置するように、前記第１の電極上に、前記第１のはんだを介して、前記半導体素子を配置し、
前記第２の配置工程において、前記第２のはんだが、前記半導体素子に対して、重力方向上側に位置するように、前記半導体素子の前記第１の電極に対向する面と反対側の面上に、前記第２のはんだを介して、前記第２の電極を配置し、
前記第１のはんだおよび第２のはんだを溶融させた際に、前記半導体素子、前記第１のはんだ、および、前記第２のはんだの関係が、下記式（１）の条件を満たすことで、前記リフロー工程において、前記半導体素子が、前記位置決め部材により規定される高さ位置まで沈み込むことにより、前記第１の電極に対する前記半導体素子の厚み方向の位置が決定されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Ｇ＋Ａ＞Ｂ ・・・（１）
（なお、上記式（１）中、Ｇは、半導体素子の自重、Ａは、「第２のはんだの自重Ａ１」−「第２のはんだが濡れ広がることにより第２のはんだが半導体素子を第２の電極側に引っ張る力Ａ２」、Ｂは、「半導体素子に対する第１のはんだの表面張力Ｂ１」−「第１のはんだが濡れ広がることにより第１のはんだが半導体素子を第１の電極側に引っ張る力Ｂ２」である。）
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１の配置工程において、前記第１のはんだが、前記半導体素子に対して、重力方向上側に位置するように、前記第１の電極上に、前記第１のはんだを介して、前記半導体素子を配置し、
前記第２の配置工程において、前記第２のはんだが、前記半導体素子に対して、重力方向下側に位置するように、前記半導体素子の前記第１の電極に対向する面と反対側の面上に、前記第２のはんだを介して、前記第２の電極を配置し、
前記第１のはんだおよび第２のはんだを溶融させた際に、前記半導体素子、前記第１のはんだ、および、前記第２のはんだの関係が、下記式（２）の条件を満たすことで、前記リフロー工程において、前記半導体素子が、前記位置決め部材により規定された高さ位置まで押し上げられることにより、前記第１の電極に対する前記半導体素子の厚み方向の位置が決定されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Ｃ＞Ｄ＋Ｇ ・・・（２）
（なお、上記式（２）中、Ｇは、半導体素子の自重、Ｃは、「半導体素子に対する第２のはんだの表面張力Ｃ１」−「第２のはんだが濡れ広がることにより第２のはんだが半導体素子を第２の電極側に引っ張る力Ｃ２」、Ｄは、「第１のはんだの自重Ｄ１」−「第１のはんだが濡れ広がることにより第１のはんだが半導体素子を第１の電極側に引っ張る力Ｄ２」である。）
【請求項４】
請求項２または３に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１の配置工程において、前記第１の電極上に配置される前記第１のはんだの量を、前記半導体素子と前記第１の電極との接合を確保することができ、かつ、前記リフロー工程により前記第１のはんだを溶融させた後に、前記位置決め部材により、前記第１の電極に対する前記半導体素子の厚み方向の位置を規定することができる量とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第２の配置工程において、前記第２のはんだの厚みを、前記リフロー工程後の前記第２のはんだの設計上の厚みよりも厚くなるように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１の電極には、前記第１のはんだに対する濡れ性を向上させるためのメッキ処理が施されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体素子が介在している前記第１の電極と前記第２の電極との間に、前記半導体素子、前記第１の電極、および前記第２の電極を封止するための樹脂を充填する工程をさらに有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−１１５２０６（Ｐ２０１３−１１５２０６Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９４２５（Ｐ２０１１−２５９４２５）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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