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公開番号2025119397
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-14
出願番号2024014275
出願日2024-02-01
発明の名称半導体装置、半導体装置の製造方法、及び基板
出願人株式会社東芝
代理人弁理士法人iX
主分類H01L 21/52 20060101AFI20250806BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】はんだ接合部の高温信頼性と、リードフレームと封止樹脂との密着性と、を両立できる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、リードフレーム、第1はんだ層、半導体素子、及び封止樹脂層を備える。第1はんだ層は、リードフレームの上に設けられる。半導体素子は、第1はんだ層の上に設けられる。封止樹脂層は、半導体素子及びリードフレームの上に設けられる。リードフレームは、第1基部、第1バリアメタル層、及び第1密着層を有する。第1バリアメタル層は、第1基部の上に設けられる。第1バリアメタル層は、第1はんだ領域及び第1封止領域を有する。第1バリアメタル層は、はんだへの拡散速度が銅よりも低い金属を含む。第1密着層は、第1封止領域の上に設けられる。第1密着層は、銅を含む。第1はんだ層は、第1はんだ領域の上に設けられる。封止樹脂層は、半導体素子及び第1密着層の上に設けられる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
リードフレームと、
前記リードフレームの上に設けられた第１はんだ層と、
前記第１はんだ層の上に設けられた半導体素子と、
前記半導体素子の上及び前記リードフレームの上に設けられた封止樹脂層と、
を備え、
前記リードフレームは、
第１基部と、
前記第１基部の上に設けられ、第１はんだ領域及び第１封止領域を有し、はんだへの拡散速度が銅よりも低い金属を含む第１バリアメタル層と、
前記第１封止領域の上に設けられ、銅を含む第１密着層と、
を有し、
前記第１はんだ層は、前記第１はんだ領域の上に設けられ、
前記封止樹脂層は、前記半導体素子の上及び前記第１密着層の上に設けられた、半導体装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記第１密着層の厚さは、０．０５μｍ以上２μｍ以下である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１密着層の上面は、粗化されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１はんだ層の平均ボイド率は、２．５％未満である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体素子の上に設けられた第２はんだ層と、
前記第２はんだ層の上に設けられたコネクタと、
をさらに備え、
前記コネクタは、
第２基部と、
前記第２基部の下に設けられ、第２はんだ領域及び第２封止領域を有し、はんだへの拡散速度が銅よりも低い金属を含む第２バリアメタル層と、
前記第２封止領域の下に設けられ、銅を含む第２密着層と、
を有し、
前記第２はんだ層は、前記第２はんだ領域の下に設けられ、
前記封止樹脂層は、前記第２密着層の下に設けられた、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
第１基部と、前記第１基部の上に設けられはんだへの拡散速度が銅よりも低い金属を含む第１バリアメタル層と、前記第１バリアメタル層の上の全面に設けられ銅を含む第１密着層と、を有する基板を準備する第１工程と、
前記第１密着層の上に、第１はんだ層を介して、半導体素子を設ける第２工程と、
前記第１はんだ層をリフローすることで、前記第１密着層のうち前記第１はんだ層に接触する部分を前記第１はんだ層の内部に拡散させて、前記第１はんだ層を前記第１バリアメタル層に接触させる第３工程と、
前記半導体素子の上及び前記第１密着層の上に封止樹脂層を設ける第４工程と、
を備えた、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１バリアメタル層は、ニッケル、クロム、及びチタンからなる群より選ばれる１つ以上を含む、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１密着層の厚さは、０．０５μｍ以上２μｍ以下である、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１工程において、前記第１密着層の上面を粗化する、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
第１基部と、
前記第１基部の上に設けられ、はんだへの拡散速度が銅よりも低い金属を含む第１バリアメタル層と、
前記第１バリアメタル層の上の全面に設けられ、銅を含む第１密着層と、
を備えた、基板。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置、半導体装置の製造方法、及び基板に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
リードフレームにはんだ層を介して半導体素子を接合し、封止樹脂で半導体素子を封止した半導体装置が知られている。このような半導体装置において、高温動作を保証するため、はんだ接合部の高温信頼性と、リードフレームと封止樹脂との密着性と、を両立することが求められている。例えば、車載向け半導体装置では、１７５℃の高温条件にて、はんだ接合部の高温信頼性と、リードフレームと封止樹脂との密着性と、を両立することが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－９２０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、はんだ接合部の高温信頼性と、リードフレームと封止樹脂との密着性と、を両立できる半導体装置、半導体装置の製造方法、及び基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る半導体装置は、リードフレームと、第１はんだ層と、半導体素子と、封止樹脂層と、を備える。前記第１はんだ層は、前記リードフレームの上に設けられる。前記半導体素子は、前記第１はんだ層の上に設けられる。前記封止樹脂層は、前記半導体素子の上及び前記リードフレームの上に設けられる。前記リードフレームは、第１基部と、第１バリアメタル層と、第１密着層と、を有する。前記第１バリアメタル層は、前記第１基部の上に設けられる。前記第１バリアメタル層は、第１はんだ領域及び第１封止領域を有する。前記第１バリアメタル層は、はんだへの拡散速度が銅よりも低い金属を含む。前記第１密着層は、前記第１封止領域の上に設けられる。前記第１密着層は、銅を含む。前記第１はんだ層は、前記第１はんだ領域の上に設けられる。前記封止樹脂層は、前記半導体素子の上及び前記第１密着層の上に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
第１実施形態に係る半導体装置を表す平面図である。
第１実施形態に係る半導体装置を表す断面図である。
第２実施形態に係る半導体装置を表す平面図である。
第２実施形態に係る半導体装置を表す断面図である。
第３実施形態に係る半導体装置を表す平面図である。
第３実施形態に係る半導体装置を表す断面図である。
第４実施形態に係る半導体装置を表す平面図である。
第４実施形態に係る半導体装置を表す断面図である。
第５実施形態に係る半導体装置を表す平面図である。
第５実施形態に係る半導体装置を表す断面図である。
実施形態に係る基板を表す平面図である。
実施形態に係る基板を表す断面図である。
図１３（ａ）～図１３（ｃ）は、実施形態に係る基板の一部を表す断面図である。
図１４（ａ）～図１４（ｄ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を表す断面図である。
実施形態に係る半導体装置の製造方法のリフロープロファイルの一例を表すグラフである。
実施形態に係る半導体装置の製造方法を表す平面図である。
実施例及び比較例の結果を表す表である。
図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、実施例及び比較例の密着強度の測定方法を表す説明図である。
実施例及び比較例の結果を表す表である。
実施例及び比較例の結果を表す表である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
＜半導体装置＞
(第１実施形態)
図１は、第１実施形態に係る半導体装置を表す平面図である。
図２は、第１実施形態に係る半導体装置を表す断面図である。
図２は、図１に示したII-II線の位置における断面図である。
図１及び図２に表したように、第１実施形態に係る半導体装置１００は、リードフレーム１０と、第１はんだ層２０と、半導体素子３０と、封止樹脂層４０と、を備えている。
【０００９】
以下の説明では、リードフレーム１０から半導体素子３０に向かう方向を「上」、半導体素子３０からリードフレーム１０に向かう方向を「下」と称する。
【００１０】
リードフレーム１０は、半導体装置１００の下部に位置している。リードフレーム１０の上には、第１はんだ層２０が設けられている。第１はんだ層２０の上には、半導体素子３０が設けられている。半導体素子３０及びリードフレーム１０の上には、封止樹脂層４０が設けられている。
（【００１１】以降は省略されています）

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