特許 7665049 半導体装置および半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-10

(45)【発行日】2025-04-18

(54)【発明の名称】半導体装置および半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/48 20060101AFI20250411BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20250411BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20250411BHJP

   H01L 25/18 20230101ALI20250411BHJP

【ＦＩ】

H01L23/48 S

H01L23/12 F

H01L25/04 C

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023567380

(86)(22)【出願日】2021-12-15

(86)【国際出願番号】 JP2021046236

(87)【国際公開番号】W WO2023112195

(87)【国際公開日】2023-06-22

【審査請求日】2023-10-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】矢野 佑樹

(72)【発明者】

【氏名】松岡 毅

【審査官】秋山 直人

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０３９９８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１３８９０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－０１２６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２９２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６７５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２２０６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２５６７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／４８

Ｈ０１Ｌ ２３／００

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の半導体素子と、
上面に、前記複数の半導体素子が搭載される搭載領域と、前記搭載領域より上方に突出し前記複数の半導体素子が搭載されない非搭載領域とを有する絶縁基板と、
各前記半導体素子の上面に接合材により接合される金属リード電極と、を備え、
前記搭載領域と前記非搭載領域との高さの差は各前記半導体素子の厚み以上であり、
前記絶縁基板は、
絶縁基材と、
前記絶縁基材上に設けられた回路パターンと、を備え、
前記回路パターンの上面は凸部を有し、
前記凸部の端面は前記非搭載領域であり、
前記凸部以外の前記回路パターンの上面は前記搭載領域である、
半導体装置。

【請求項2】

複数の半導体素子と、
上面に、前記複数の半導体素子が搭載される搭載領域と、前記搭載領域より上方に突出し前記複数の半導体素子が搭載されない非搭載領域とを有する絶縁基板と、
各前記半導体素子の上面に接合材により接合される金属リード電極と、を備え、
前記搭載領域と前記非搭載領域との高さの差は各前記半導体素子の厚み以上であり、
前記絶縁基板は、
絶縁基材と、
前記絶縁基材上に設けられた回路パターンと、を備え、
前記回路パターンの上面は凹部を有し、
前記凹部の底面が前記搭載領域であり、
前記凹部以外の前記回路パターンの上面は前記非搭載領域である、
半導体装置。

【請求項3】

（ａ）複数の半導体素子と、上面に搭載領域と前記搭載領域より上方に突出した非搭載領域とを有する絶縁基板と、を用意し、
（ｂ）前記絶縁基板の上面の前記搭載領域に各前記半導体素子を搭載し、
（ｃ）各前記半導体素子の搭載後、各前記半導体素子と対応する位置に開口を有するメタルマスクを、前記絶縁基板の上面の前記非搭載領域と接触して、前記絶縁基板の上面上に配置し、
（ｄ）前記メタルマスクの前記開口を介して各前記半導体素子の上面に接合材を供給し、
（ｅ）前記メタルマスクを除去し、
（ｆ）前記メタルマスクの除去後に、各前記半導体素子の上面の前記接合材に金属リード電極を接着する、
半導体装置の製造方法であって、
前記搭載領域と前記非搭載領域との高さの差は各前記半導体素子の厚み以上である、
半導体装置の製造方法。

【請求項4】

前記絶縁基板は、
絶縁基材と、
前記絶縁基材上に設けられた回路パターンと、を備え、
前記回路パターンの上面は凸部を有し、
前記凸部の端面は前記非搭載領域であり、
前記凸部以外の前記回路パターンの上面は前記搭載領域である、
請求項３に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項5】

前記絶縁基板は、
絶縁基材と、
前記絶縁基材上に設けられた回路パターンと、を備え、
前記回路パターンの上面は凹部を有し、
前記凹部以外の前記回路パターンの上面は前記搭載領域であり、
前記凹部の底面が前記非搭載領域である、
請求項３に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項6】

前記絶縁基板は、
絶縁基材と、
前記絶縁基材上に設けられた回路パターンと、
前記回路パターンの上面上に設けられた絶縁部材と、を備え、
前記絶縁部材の上面は前記非搭載領域であり、
前記回路パターンの上面のうち前記絶縁部材が設けられていない領域が前記搭載領域である、
請求項３に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項7】

（ａ）複数の半導体素子と、絶縁基板とを用意し、
（ｂ）前記絶縁基板の上面に各前記半導体素子を搭載し、
（ｃ）下面に第１領域と前記第１領域より下方に突出した第２領域とを有し、かつ前記第１領域に開口を有するメタルマスクを、前記第２領域が前記絶縁基板の上面と接触し、かつ前記開口が前記絶縁基板に搭載された各前記半導体素子と重なるようにして、前記絶縁基板の上面上に配置し、
（ｄ）前記メタルマスクの前記開口を介して各前記半導体素子の上面に接合材を供給し、
（ｅ）前記メタルマスクを除去し、
（ｆ）前記メタルマスクの除去後に、各前記半導体素子の上面の前記接合材に金属リード電極を接着する、
半導体装置の製造方法であって、
前記第１領域と前記第２領域との高さの差は各前記半導体素子の厚み以上である、
半導体装置の製造方法。

【請求項8】

前記メタルマスクは下面に凸部を備え、
前記凸部の端面が前記第２領域であり、
前記凸部以外の前記メタルマスクの下面が前記第１領域である、
請求項７に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項9】

前記メタルマスクは下面に凹部を備え、
前記凹部の底面が前記第１領域であり、
前記凹部以外の前記メタルマスクの下面が前記第２領域である、
請求項７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】

本開示は、金属リード電極を有する半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電力半導体装置などの半導体装置において、半導体素子と外部電極との回路接続を行う方法として、金属ワイヤボンドを主電流の経路に使用せず、半導体素子を金属リード電極と直接接合する方法がある（例えば特許文献１）。この方法によれば、半導体装置の大電流化、長寿命化および高信頼性が実現する。

【0003】

半導体素子を金属リード電極と直接接合するため、半導体素子上にペーストはんだなどの接合材を供給する必要がある。その方法として、ディスペンス供給とスクリーン印刷による供給とがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０２０／０３９９８６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ディスペンス供給の場合、各半導体素子に対して１箇所ずつディスペンス塗布を行うため、多数の半導体素子が存在する場合には時間がかかるという問題がある。また、接合材の供給量が半導体素子ごとにばらつくと、金属リード電極に傾きが生じ、金属リード電極と半導体素子との間の接合不良が生じるという問題がある。

【0006】

一方、スクリーン印刷の場合、半導体素子上にメタルマスクが直接接触することで半導体素子の上面が傷つくという問題がある。また、メタルマスク上をスキージが通過する時に半導体素子に応力がかかってクラックが生じ、特性不良を招くという問題がある。

【0007】

本開示の技術は、上記の様な問題点を解決するためになされたもので、半導体素子に金属リード電極を接続するための接合材をスクリーン印刷によって半導体素子上に供給する際、半導体素子の上面への傷またはクラックの発生を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の半導体装置は、複数の半導体素子と、上面に、複数の半導体素子が搭載される搭載領域と、搭載領域より上方に突出し複数の半導体素子が搭載されない非搭載領域とを有する絶縁基板と、各半導体素子の上面に接合材により接合される金属リード電極と、を備え、搭載領域と非搭載領域との高さの差は各半導体素子の厚み以上であり、絶縁基板は、絶縁基材と、絶縁基材上に設けられた回路パターンと、を備え、回路パターンの上面は凸部を有し、凸部の端面は非搭載領域であり、凸部以外の回路パターンの上面は搭載領域である。

【発明の効果】

【0009】

本開示の半導体装置によれば、その製造工程でスクリーン印刷によって各半導体素子上に接合材を供給する際、メタルマスクと各半導体素子との間に隙間ができる。従って、各半導体素子の上面を傷つけることなく、スクリーン印刷によって各半導体素子の上面に接合材を安定的かつ一括供給することができる。従って、本開示の半導体装置は、安定的かつ長寿命で、生産性良く製造可能な半導体装置である。本開示の目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１に係る半導体装置の断面図である。

【図2】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示すフローチャートである。

【図3】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図4】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図5】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図6】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図7】実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図8】実施の形態２に係る半導体装置の断面図である。

【図9】実施の形態３に係る半導体装置の断面図である。

【図10】実施の形態４に係る半導体装置の断面図である。

【図11】実施の形態４に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【図12】実施の形態４の変形例に係る半導体装置の製造工程を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜Ａ．実施の形態１＞
＜Ａ－１．構成＞
図１は、実施の形態１に係る半導体装置１０１の断面図である。半導体装置１０１は、絶縁基板２、複数の半導体素子１、および金属リード電極４を備える。

【0012】

絶縁基板２は、絶縁基材２ｂと、絶縁基材２ｂの上面に形成された回路パターン２ａと、絶縁基材２ｂの下面に形成された回路パターン２ｃとを備える。絶縁基材２ｂは、窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素などの熱伝導性に優れたセラミック、もしくは樹脂などからなる。回路パターン２ａ，２ｃは、アルミ合金または銅などの電気伝導性および熱伝導性に優れる材質からなる。回路パターン２ａの上面が絶縁基板２の上面を構成する。図示しないが、絶縁基板２の回路パターン２ｃは、アルミ合金または銅などの熱伝導に優れるベース板に、はんだまたは軟ろうなどの接合材により接合されてもよい。

【0013】

絶縁基板２の回路パターン２ａの上面の搭載領域２ａ１には、複数の半導体素子１がはんだなどの接合材３ｂにより接合される。なお、絶縁基板２の回路パターン２ａの上面のうち複数の半導体素子１が搭載されない領域を非搭載領域２ａ２と称する。すなわち、回路パターン２ａの上面は搭載領域２ａ１と非搭載領域２ａ２とを有する。

【0014】

半導体素子１には、シリコン（Ｓｉ）素材のＩＧＢＴ、ダイオードまたは逆導通ＩＧＢＴが用いられることが多いが、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）または窒化ガリウム（ＧａＮ）系などのＳｉに比べてバンドギャップの大きい素材で形成されたＭＯＳＦＥＴまたはショットキーダイオードなどが用いられてもよい。図１において３つの半導体素子１が示されているが、回路パターン２ａに搭載される半導体素子１の個数はこれに限らず、半導体装置１０１の用途に応じて適宜定められる。

【0015】

図示しないが、各半導体素子１の上面には、はんだなどの接合材３ａと金属接合するための表面電極がＮｉ－Ａｕめっきなどにより形成される。表面電極が形成された各半導体素子１の上面は、はんだなどの接合材３ａによって金属リード電極４と接合される。金属リード電極４は、図１において半導体素子１の上面と接合されているが、これに加えて回路パターン２ａと接合されてもよい。

【0016】

回路パターン２ａの非搭載領域２ａ２には、搭載領域２ａ１より上方に突出した複数の突起部２ｄが設けられる。突起部２ｄの端面は、回路パターン２ａの搭載領域２ａ１に搭載された各半導体素子１の上面より高い。また、突起部２ｄの端面は、金属リード電極４との間に必要な絶縁距離を確保できる高さに設定される。図１には２つの突起部２ｄが示されているが、突起部２ｄの個数はこれに限定されない。突起部２ｄは、半導体素子１の外周との間に必要な絶縁距離を確保して設けられる。金属リード電極４と突起部２ｄとの間の絶縁距離を確保するため、金属リード電極４は突起部２ｄに対応する位置で上方向または横方向に曲げられてもよい。

【0017】

後に説明する半導体装置１０１の製造工程において、金属リード電極４は外部出力端子と電気的に接続され、また複数の半導体素子１は互いに電気的に接続される。しかし、図１において半導体装置１０１は簡略化されて図示されており、信号線などのワイヤ、信号端子、外部出力端子、および封止樹脂材などは図１において図示を省略されている。

【0018】

＜Ａ－２．製造工程＞
図２は、半導体装置１０１の製造工程を示すフローチャートである。図３から図７は、半導体装置１０１の製造途中の状態を示す断面図である。以下、図２から図７を用いて半導体装置１０１の製造工程を説明する。

【0019】

まず、図３に示されるように、複数の半導体素子１を絶縁基板２に接合する（図２のステップＳ１０１）。具体的には、複数の半導体素子１を絶縁基板２の回路パターン２ａの搭載領域２ａ１に接合材３ｂで接合する。一般的に接合材３ｂにははんだが用いられる。接合材３ｂは、板はんだなどのあらかじめ成形されたものでもよいし、はんだペーストまたはその他の軟ろうであってもよい。ペースト状の接合材３ｂは、スクリーン印刷またはディスペンス等を用いて塗布されてもよい。回路パターン２ａ上の接合材３ｂがその融点を超える温度に加熱されることで、複数の半導体素子１は回路パターン２ａ上に接合される。

【0020】

次に、図４に示されるように、絶縁基板２に接合された複数の半導体素子１上にメタルマスク５を配置する（図２のステップＳ１０２）。上述のとおり、突起部２ｄの端面は搭載領域２ａ１に搭載された各半導体素子１の上面より高いため、メタルマスク５は回路パターン２ａの突起部２ｄの端面と接触し、半導体素子１の上面には接触しない。すなわち、メタルマスク５と半導体素子１の上面との間にはクリアランスが存在する。メタルマスク５は、一般的にはＳＵＳなどの耐摩耗性に優れた剛性のある金属材質からなる。メタルマスク５の各半導体素子１に対応する領域には、各半導体素子１の上面に接合材３ａを供給するための開口５ａが設けられている。メタルマスク５の各半導体素子１に対応する領域とは、平面視において各半導体素子１と重なるメタルマスク５の領域である。開口５ａの面積は、各半導体素子１と金属リード電極４との接合材３ａに必要な面積を考慮し、接合材３ａの面積以上とする。また、メタルマスク５の厚みは、半導体素子１と金属リード電極４との接合材３ａに必要な体積を考慮して設計され、一般的には０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ未満である。

【0021】

その後、メタルマスク５の開口５ａにペースト状のはんだなどの接合材３ａを供給する（図２のステップＳ１０３）。具体的には、図５に示されるように、メタルマスク５上に接合材３ａを供給し、ＳＵＳまたはウレタンなどからなるスキージ６を用いて接合材３ａを開口５ａに必要な回数擦り付けることにより、開口５ａ内に充填する。上述のとおりメタルマスク５と半導体素子１の上面との間にはクリアランスが存在するため、半導体素子１はメタルマスク５と接触することなく、半導体素子１の上面、すなわち金属リード電極４との接合面に接合材３ａが供給される。なお、接合材３ａはメタルマスク５の開口５ａから流動し、半導体素子１の上面とメタルマスク５との間に漏れ出る可能性がある。しかし、接合材３ａの粘性またはチクソ性に応じてスキージ６による印刷速度、印刷角度および印刷圧力などの印刷条件を調整することにより、接合材３ａの漏れ出る量を調整することが可能である。

【0022】

次に、図６に示されるように、メタルマスク５を絶縁基板２上から除去する（図２のステップＳ１０４）。メタルマスク５を絶縁基板２から離す際、接合材３ａがその粘性によりメタルマスク５の開口５ａの壁面にこびりついてしまうと、開口５ａの面積よりも小さい面積しか半導体素子１の接合面に残らない。その対策として、メタルマスク５を絶縁基板２から離す速度および加速度を多段階調整することにより開口５ａの壁面に働くせん断力を下げる手法、開口５ａの壁面粗さを小さくする手法、および開口５ａの壁面を樹脂材などでコーティングする手法が一般的に知られている。

【0023】

その後、図７に示されるように、半導体素子１上に供給された接合材３ａの上に金属リード電極４を配置する（図２のステップＳ１０５）。金属リード電極４は接合材３ａのチクソ性により保持される。金属リード電極４の端部は外部電極などと接合されてもよい。あるいは、金属リード電極４自身がそのまま延伸され、外部電極となってもよい。図７において、金属リード電極４は半導体素子１と接合されているが、これに加えて別の接合材により絶縁基板２の回路パターン２ａと接合されてもよい。また、図７には１つの金属リード電極４が示されているが、複数の金属リード電極４がそれぞれ別の接合材によって半導体素子１または回路パターン２ａと接合されてもよい。

【0024】

次に、接合材３ａをリフロー炉などの加熱装置で加熱し、その融点よりも高い温度に昇温させることで溶融させる（図２のステップＳ１０６）。例えば接合材３ａの融点が２２０度の場合、最高温度２７０度に達する温度のリフロー槽により５分間２２０℃以上で加熱する。この工程で、半導体素子１と絶縁基板２との間の接合材３ｂが再溶融してもよい。あるいは、接合材３ａより融点の高い接合材を接合材３ｂに用いることにより、接合材３ｂの再溶融を避けてもよい。

【0025】

その後、接合材３ａを冷却し凝固させることによって、半導体素子１の上面と金属リード電極４との接合が完了する。その後、ワイヤボンディングなどによる回路形成工程、樹脂封止工程、および特性検査工程を経て、図１に示された半導体装置１０１が完成する。

【0026】

＜Ａ－３．効果＞
実施の形態１に係る半導体装置１０１において、絶縁基板２の上面は、複数の半導体素子１が搭載される搭載領域２ａ１と、搭載領域２ａ１より上方に突出し複数の半導体素子１が搭載されない非搭載領域２ａ２とを有する。搭載領域２ａ１と非搭載領域２ａ２との高さの差は各半導体素子１の厚み以上である。そして、半導体装置１０１は、各半導体素子１の上面に接合材３ｂにより接合される金属リード電極４を備える。

【0027】

以上の構成によれば、各半導体素子１の上面に接合材３ａを一括供給するために用いられるメタルマスク５は、絶縁基板２の上面の搭載領域２ａ１に接触し、搭載領域２ａ１に搭載された各半導体素子１の上面には接触しない。従って、複数の半導体素子１に対してこれらを傷つけることなくスクリーン印刷により接合材３ａを一括供給することが可能である。スクリーン印刷によればディスペンス塗布に比べて短時間に接合材３ａを複数の半導体素子１に対して供給することができる。従って、安定的に長寿命な半導体装置１０１を生産性良く製造することができる。

【0028】

実施の形態１の半導体装置１０１の製造方法は、（ａ）複数の半導体素子１と、上面に搭載領域２ａ１と搭載領域２ａ１より上方に突出した非搭載領域２ａ２とを有する絶縁基板２と、を用意し、（ｂ）絶縁基板２の上面の搭載領域２ａ１に各半導体素子１を搭載し、（ｃ）各半導体素子１の搭載後、各半導体素子１と対応する位置に開口５ａを有するメタルマスク５を、絶縁基板２の上面の非搭載領域２ａ２と接触して、絶縁基板２の上面上に配置し、（ｄ）メタルマスク５の開口を介して各半導体素子１の上面に接合材３ａを供給し、（ｅ）メタルマスク５を除去し、（ｆ）メタルマスク５の除去後、各半導体素子１の上面の接合材３ａに金属リード電極４を接着する。そして、搭載領域２ａ１と非搭載領域２ａ２との高さの差は各半導体素子１の厚み以上である。以上の構成によれば、メタルマスク５が各半導体素子１の上面に接触しないため、複数の半導体素子１に対してこれらを傷つけることなくスクリーン印刷により接合材３ａを一括供給することが可能である。

【0029】

＜Ｂ．実施の形態２＞
＜Ｂ－１．構成＞
図８は、実施の形態２に係る半導体装置１０２の断面図である。半導体装置１０２は、回路パターン２ａの上面において突起部２ｄに代えて凹部２ｅを有する点で、実施の形態１に係る半導体装置１０１と異なる。半導体素子１は、凹部２ｅに搭載された状態でその上面が回路パターン２ａの凹部２ｅ以外の上面より低くなければならない。このことを考慮して凹部２ｅの深さは設計される。凹部２ｅの側面と半導体素子１の外周との間には、必要な絶縁距離が設けられる。上記以外の半導体装置１０２の構成は、半導体装置１０１と同様である。

【0030】

回路パターン２ａの上面形状以外について、半導体装置１０２の製造方法は半導体装置１０１の製造方法と同様である。

【0031】

＜Ｂ－２．効果＞
すなわち、実施の形態２においては、回路パターン２ａの凹部２ｅの底面が搭載領域２ａ１となり、凹部２ｅ以外の回路パターン２ａの上面が非搭載領域２ａ２となる。

【0032】

以上の構成によれば、各半導体素子１の上面に接合材３ａを一括供給するために用いられるメタルマスク５は、回路パターン２ａの凹部２ｅ以外の上面と接触するため、半導体素子１の上面には接触しない。従って、複数の半導体素子１に対してこれらを傷つけることなくスクリーン印刷により接合材３ａを一括供給することが可能である。スクリーン印刷によればディスペンス塗布に比べて短時間に接合材３ａを複数の半導体素子１に対して供給することができる。従って、安定的に長寿命な半導体装置１０２を生産性良く製造することができる。

【0033】

また、メタルマスク５は回路パターン２ａの非搭載領域２ａ２の上面と密着するため、回路パターン２ａ上に金属リード電極４との接合部を設ける場合には、メタルマスク５に開口５ａを設けるだけで回路パターン２ａに接合材を供給することができる。

【0034】

＜Ｃ．実施の形態３＞
＜Ｃ－１．構成＞
図９は、実施の形態３に係る半導体装置１０３の断面図である。半導体装置１０３は、回路パターン２ａが複数の突起部２ｄを有さない代わりに、回路パターン２ａの上面に設けられた複数の絶縁部材７を備える点で、実施の形態１に係る半導体装置１０１と異なる。各絶縁部材７の上面は、搭載領域２ａ１に搭載された各半導体素子１の上面より高い。すなわち、各絶縁部材７は各半導体素子１より厚い。絶縁部材７の材料は、ＰＰＳ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅ）などの必要な絶縁性能を有する樹脂でもよいし、セラミックでもよい。絶縁部材７の平面形状は枠型でもよい。各絶縁部材７は、複数の離間した部材の組み合わせからなっていてもよい。

【0035】

絶縁部材７は、部分的に金属リード電極４を下側から支持してもよい。絶縁部材７と半導体素子１との間に絶縁距離を確保する必要はない。従って、絶縁部材７は半導体素子１の位置決めに用いられてもよい。

【0036】

回路パターン２ａの形状と絶縁部材７以外に関して、半導体装置１０３の製造方法は、半導体装置１０１の製造方法と同様である。

【0037】

＜Ｃ－２．効果＞
すなわち、実施の形態３においては、回路パターン２ａの上面上に設けられた絶縁部材７の上面が非搭載領域２ａ２となり、回路パターン２ａの上面のうち絶縁部材７が設けられていない領域が搭載領域２ａ１となる。

【0038】

以上の構成によれば、各半導体素子１の上面に接合材３ａを一括供給するために用いられるメタルマスク５は絶縁部材７と接触し、半導体素子１の上面には接触しない。従って、複数の半導体素子１に対してこれらを傷つけることなくスクリーン印刷により接合材３ａを一括供給することが可能である。スクリーン印刷によればディスペンス塗布に比べて短時間に接合材３ａを複数の半導体素子１に対して供給することができる。従って、安定的に長寿命な半導体装置１０３を生産性良く製造することができる。

【0039】

また、絶縁部材７と半導体素子１との間に絶縁距離を確保する必要がないため、半導体装置１０３の小型化が可能である。なお、実施の形態１に係る半導体装置１０１であれば、半導体素子１を板はんだの接合材３ｂを用いて絶縁基板２に接合する際、半導体素子１を位置決めする治具が別途必要となる。しかし、半導体装置１０３では絶縁部材７を用いて半導体素子１を位置決めすることができるため、治具の省略による工程の簡略化が可能である。また、絶縁部材７の形状によっては金属リード電極４の高さ方向の位置決めに用いることもできる。

【0040】

＜Ｄ．実施の形態４＞
＜Ｄ－１．構成＞
図１０は、実施の形態４に係る半導体装置１０４の断面図である。半導体装置１０４は、回路パターン２ａが複数の突起部２ｄを有さない点で、実施の形態１に係る半導体装置１０１と異なる。

【0041】

＜Ｄ－２．製造工程＞
半導体装置１０４の製造工程は、複数の半導体素子１の上面に接合材３ｂを供給するために用いられるメタルマスク５の形状においてのみ、半導体装置１０１の製造工程と異なる。

【0042】

図１１は、半導体装置１０４の製造工程において、半導体素子１上にメタルマスク５を配置した状態を示す断面図である。メタルマスク５の下面には、回路パターン２ａの非搭載領域２ａ２と対応する位置に、凸部５ｂが設けられている。凸部５ｂは、半導体素子１と接合材３ｂを合わせたよりも高い。

【0043】

凸部５ｂ以外のメタルマスクの下面は、回路パターン２ａの上面および各半導体素子１の上面と接触しない第１領域である。また、凸部５ｂの端面は、回路パターン２ａの上面と接触する第２領域である。言い換えれば、メタルマスク５の下面は、第１領域と第１領域より下方に突出した第２領域とを有する。また、メタルマスク５は第１領域に開口５ａを有しており、この開口５ａが各半導体素子１と重なるようにして、かつ第２領域が回路パターン２ａの上面と接触するようにして、絶縁基板２の上面上に配置される。この状態を示したのが図１１である。

【0044】

凸部５ｂは、メタルマスク５の下面の凸部５ｂを形成する箇所以外をハーフエッチングすることにより形成されてもよい。凸部５ｂの高さは、各半導体素子１の厚み以上である。言い換えれば、第１領域と第２領域との高さの差は各半導体素子１の厚み以上である。従って、メタルマスク５の凸部５ｂの端面が回路パターン２ａの上面と接触することにより、半導体素子１の上面はメタルマスク５と接触しない。

【0045】

＜Ｄ－３．変形例＞
図１２に示されるように、メタルマスク５の下面には、凸部５ｂに代えて各半導体素子１と重なる位置に凹部５ｃが設けられていてもよい。すなわち、凹部５ｃの底面が第１領域となり、凹部５ｃ以外のメタルマスク５の下面が第２領域となる。凹部５ｃの深さは、各半導体素子１の厚み以上である。言い換えれば、第１領域と第２領域との高さの差は各半導体素子１の厚み以上である。従って、凹部５ｃ以外のメタルマスク５の下面が回路パターン２ａの上面と接触することにより、半導体素子１の上面は凹部５ｃの底面に接触しない。

【0046】

＜Ｄ－４．効果＞
実施の形態４の半導体装置１０４の製造方法は、（ａ）複数の半導体素子１と、絶縁基板２とを用意し、（ｂ）絶縁基板２の上面に各半導体素子１を搭載し、（ｃ）下面に第１領域と第１領域より下方に突出した第２領域とを有し、かつ第１領域に開口５ａを有するメタルマスク５を、第２領域が絶縁基板２の上面と接触し、かつ開口５ａが絶縁基板２に搭載された各半導体素子１と重なるようにして、絶縁基板２の上面上に配置し、（ｄ）メタルマスク５の開口５ａを介して各半導体素子１の上面に接合材３ａを供給し、（ｅ）メタルマスク５を除去し、（ｆ）メタルマスク５の除去後、各半導体素子１の上面の接合材３ａに金属リード電極４を接着する。ここで、第１領域と第２領域との高さの差は各半導体素子１の厚み以上である。

【0047】

従って、メタルマスク５の下面の第２領域が絶縁基板２と接触することによって、各半導体素子１の上面はメタルマスク５の下面の第１領域と接触しない。そのため、複数の半導体素子１に対してこれらを傷つけることなくスクリーン印刷により接合材３ａを一括供給することが可能である。スクリーン印刷によればディスペンス塗布に比べて短時間に接合材３ａを複数の半導体素子１に対して供給することができる。従って、安定的に長寿命な半導体装置１０４を生産性良く製造することができる。

【0048】

また、実施の形態１，２と異なり、回路パターン２ａの形状に制約がないため、容易に絶縁基板２を設計することができる。

【0049】

なお、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、省略したりすることが可能である。上記の説明は、すべての態様において、例示である。例示されていない無数の変形例が想定され得るものと解される。

【符号の説明】

【0050】

１ 半導体素子、２ 絶縁基板、２ａ 回路パターン、２ａ１ 搭載領域、２ａ２ 非搭載領域、２ｂ 絶縁基材、２ｃ 回路パターン、２ｄ 突起部、２ｅ 凹部、３ａ，３ｂ 接合材、４ 金属リード電極、５ メタルマスク、５ａ 開口、５ｂ 凸部、５ｃ 凹部、６ スキージ、７ 絶縁部材、１０１－１０４ 半導体装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】