JP2016086003A - Manufacturing method of power semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体素子と外部電極との電気配線にワイヤボンディングを用いるパワー半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a power semiconductor device using wire bonding for electrical wiring between a semiconductor element and an external electrode.
従来、パワー半導体装置の電気配線のために、Alワイヤボンディングが行われているが、高信頼化の要求からワイヤの材料を見直す必要があった。また、パワーモジュールに搭載される半導体素子として、動作温度が高く効率に優れているSiC(炭化ケイ素)半導体素子が、今後の主流となる可能性が高いため、パワーモジュールは、SiC半導体素子に適用できることも同時に求められている。
そこで、機械強度が高く導電率が高いため信頼性と電流密度を向上することが可能なことから、Cuワイヤボンディングの開発が行われている。しかし、従来のAlワイヤを用いた時と同様のウェッジボンディングで、Cuワイヤを用いたボンディングを行った場合、CuはAlと比較するとヤング率が高いため、ボンディング時に半導体素子にダメージを与えることが懸念される。半導体素子にダメージを与えることなくCuワイヤをボンディングする方法が求められている。
Conventionally, Al wire bonding has been performed for electric wiring of a power semiconductor device, but it has been necessary to review the material of the wire in order to achieve high reliability. Moreover, as a semiconductor element mounted on the power module, a SiC (silicon carbide) semiconductor element having a high operating temperature and excellent efficiency is likely to become the mainstream in the future. Therefore, the power module is applied to the SiC semiconductor element. What can be done is also required.
Therefore, Cu wire bonding has been developed because it has high mechanical strength and high electrical conductivity, so that reliability and current density can be improved. However, in the case of bonding using Cu wire in the same wedge bonding as when using conventional Al wire, Cu has a higher Young's modulus than Al, so it may damage semiconductor elements during bonding. Concerned. There is a need for a method of bonding Cu wires without damaging semiconductor elements.
特許文献1では、金属箔を半導体素子の電極上に配置し、金属箔と一緒にワイヤと半導体素子電極を接合することで半導体素子のダメージを抑制し、接合後、金属箔の余分な領域を取り除く技術が開示されている。また、特許文献2では、シート状部材を半導体素子電極に接合後、ワイヤやスタッドバンプのボンディングを行うことで半導体素子のダメージを抑制する技術が開示されている。
In
しかし、特許文献1では、金属箔を半導体素子電極とワイヤの間に配置し、金属箔と一緒にワイヤを電極に接合することから、一度の接合で二つの接合面を接合する必要があり、ワイヤより金属箔が柔らかいためワイヤの形状に沿って金属箔のみが選択的に変形し、半導体素子との接触面積が小さくなる。そのため、狭い領域にエネルギーが集中するので、半導体素子へのダメージを十分に抑制することができないという問題があった。また、金属箔の配置位置がずれる可能性があり、金属箔の配置位置がずれた場合にはワイヤボンダがボンディング位置を認識できず、エラーが発生するという問題があった。さらに、金属箔の余分な領域を取り除く際、ワイヤボンディング部にダメージが生じ、接合不良となるという問題があった。
However, in
特許文献2では、半導体素子の電極上にシート状部材を形成するが、パワー半導体装置を樹脂により絶縁封止する工程で、半導体素子の電極とシート状部材の間の未接合領域に樹脂が入り込まず、絶縁不良になるという問題があった。
In
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ワイヤをボンディングする場合に、半導体素子にダメージを与えることなく、接合強度が高く、絶縁性に優れたボンディング部を、効率よく形成することを可能にするパワー半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was made to solve the above-described problems.When bonding wires, a bonding portion having high bonding strength and excellent insulation without damaging a semiconductor element. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a power semiconductor device that can be efficiently formed.
この発明のパワー半導体装置の製造方法は、ワイヤの接続面に金属板を接合して、パワー半導体素子の表面形状に応じた平坦な形状部を有する接続部を形成する工程と、ワイヤの接続面に形成された接続部を、パワー半導体素子の表面電極にボンディングする工程とを含むことを特徴とするものである。 The method for manufacturing a power semiconductor device according to the present invention includes a step of bonding a metal plate to a connection surface of a wire to form a connection portion having a flat shape portion corresponding to the surface shape of the power semiconductor element, and a connection surface of the wire And a step of bonding the connection portion formed on the surface electrode of the power semiconductor element.
この発明によれば、ワイヤにパワー半導体素子の表面形状に応じた平坦な形状部を有する接続部を形成して、ワイヤの接続部をパワー半導体素子の表面電極にボンディングすることで、半導体素子との接触面積を拡げることができ、ボンディングの際のエネルギー集中を防ぎ、半導体素子へのダメージを十分に抑制することができる。 According to the present invention, the connection portion having a flat shape portion corresponding to the surface shape of the power semiconductor element is formed on the wire, and the connection portion of the wire is bonded to the surface electrode of the power semiconductor element. The contact area can be expanded, energy concentration during bonding can be prevented, and damage to the semiconductor element can be sufficiently suppressed.
実施の形態1.
この発明の実施の形態1であるパワー半導体装置について、図を参照しながら以下に説明する。
図1は、この発明の実施の形態1におけるパワー半導体装置100の構成を示す外観模式図であり、図2は、図1のA−A′線での矢視断面の部分拡大図である。パワー用半導体装置の構成は、実際にはさらに複数の部材を備えているが、説明を簡単にするため、説明に必要な部分のみを記載し、他の部分については省略している(例えば、ゲート配線用ワイヤや、ケース、封止樹脂等)。
A power semiconductor device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic external view showing the configuration of a
図1および図2に示すように、パワー半導体装置100は、絶縁基板1と、絶縁基板1上のパターン1aにはんだ2により裏面電極3bをダイボンドされたパワー半導体素子3と、パワー半導体素子3の上部の表面電極3aに接続部としての金属板4aを介してワイヤボンディングされた電気配線用のワイヤ5とから構成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
絶縁基板1には、セラミック基板である窒化アルミニウム(AlN)製DBC(Direct Bonded Copper)基板(例えば、外形寸法40mm×30mm×厚さ0.6mm)が用いられる。絶縁基板1の表面には、Cu製の導体層であるパターン1a(例えば、パターン厚さ0.2mm)とパターン1b(例えば、パターン厚さ0.2mm)が設けられている。パターン1a上にはパワー半導体素子3が配置され、パターン1b上にはパワー半導体素子3の上部の表面電極3aと、ワイヤ5の一端5aと接続されるワイヤ5の他端5bとがウェッジワイヤボンディングされている。
As the
なお、絶縁基板1は、AlN基板に限るものではなく、セラミック基板としては、例えば、アルミナ(Al2O3)や炭化ケイ素(SiC)、窒化ケイ素(Si3N4)、などの絶縁基板基材を用いてもよい。セラミック基板以外では、ガラスエポキシ基板や、金属ベース基板でもよい。また、絶縁基板1は、DBC基板としたが、DBC基板をNiめっきしたものや、DBA(Direct Bonded Aluminum、登録商標)基板などを用いてもよい。
The
パワー半導体素子3としては、Si製のIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor、例えば、外形寸法10mm×10mm×厚さ0.1mm)を用いる。パワー半導体素子3には、表面電極3a(例えば、Al製、厚さ5um)と裏面電極3bが設けられている。パワー半導体素子3は、裏面電極3bがはんだ2(例えば、Sn−Ag−Cu)によりパターン1a上にダイボンドされる。また、パワー半導体素子3は、表面電極3aが金属板4aを介してワイヤ5の一端5aとウェッジワイヤボンディングされることで、外部電極につながる絶縁基板1上のパターン1bに電気的に接続される。
As the
なお、パワー半導体素子3は、IGBTに限るものではなく、他に、IC(Integrated Circuit)や、サイリスタ、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)のようなパワー半導体を用いることもできる。SBD(Schottky Barrier Diode)やJBS(Junction Barrier Schottky)などのダイオードでもよい。また、パワー半導体以外の半導体パッケージを適用してもよい。
また、パワー半導体素子3は、シリコンウエハを基材とした一般的な素子でもよいが、この発明においては炭化ケイ素(SiC)や窒化ガリウム(GaN)系材料、またはダイヤモンドといったシリコンと較べてバンドギャップが広い、いわゆるワイドバンドギャップ半導体材料を適用できる。
パワー半導体素子3の表面電極3aは、Al製に限るものではなく、Al−Siや、Al−Si−Cu、Cu、Ni、Ni/Auなどの導体層としてもよい。表面電極3aの厚さは、ワイヤボンディング後にパワー半導体素子3の性能に影響がないのであれば、5um以下でもよい。
パワー半導体素子3をパターン1a上にダイボンドするはんだは、Sn−Ag−Cuはんだに限るものではなく、パワー半導体素子をダイボンドできれば、Pb入りはんだや、SbやNiなどを添加したはんだ、AuやAg、Cuなどのナノ粒子を用いた焼結接合であってもよい。
Note that the
The
The
The solder for die-bonding the
ワイヤ5は、Cu製のワイヤ(例えば、直径400um)を用いる。ワイヤ5の一端5aは、金属板4aを介してパワー半導体素子3の表面電極3aと接続される。ワイヤ5の一端5a下面側の接続面は、予め金属板4aに接合され、パワー半導体素子3の上部の表面電極3aとウェッジワイヤボンディングされている。ワイヤ5の他端5bは、絶縁基板1のパターン1bにウェッジワイヤボンディングされている。ワイヤ5の一端5a下面側の接続面に、この金属板4aを超音波接合し、パワー半導体素子3の表面の形状に対応する、平坦な形状部を有する接続部を形成することで、半導体素子との接触面積が拡がり、ボンディングの際のエネルギー集中を防ぐので、半導体素子へのダメージを十分に抑制することができる。
なお、ワイヤ5の材質は、Cu製としたが、これに限るものではない。電気配線部材として適切な導電率を有するものであれば、Cu系の合金や、純AlやAl系合金、AuやAg系の合金、Cuなどの金属をコアとしPdやAlで被覆したワイヤでもよい。また、DLB(Direct Lead Bonding)においてリードフレームとして使用されるCuなどの金属板でもよい。
As the
In addition, although the material of the
接続部としての金属板4aは、Al製(例えば、外形寸法0.5mm×1.0mm×厚さ200um)を用いる。金属板4aは、ワイヤ5よりも小さいか同等の弾性係数を有することが望ましく、パワー半導体素子3の表面電極3aとワイヤ5の一端5aとの間に設けられ、ワイヤ5の一端5aの接触面積を拡げるだけでなく、緩衝材として機能する。
なお、金属板4aは、Al製に限るものではなく、この発明を用いたワイヤボンディング工程によりパワー半導体素子3にダメージを与えないのであれば、金属板4の材質はSiやCuを含有したAl系の合金や、Au、Ag、Cu、Sn、はんだ、これらを積層したクラッド材でもよい。さらに、電気配線用部材として適切な伝導率を持つ物質で、パワー半導体素子3にダメージを与えないための緩衝材としての役割を果たすことができるのであれば、金属フィラーを含有した樹脂などでもよい。
The
The
次に、この発明の実施の形態1によるパワー半導体装置100の製造方法について、図3及び図4に基づき説明する。図3は、この発明の実施の形態1によるパワー半導体装置100のワイヤ5の一端5a下面側の接続面に金属板4aを接合するための製造工程を示す断面図であり、図4は、ワイヤ5の一端5a下面側の接続面に接合した金属板4aを接続部としてボンディングする製造工程を示す断面図である。
Next, a method for manufacturing the
まず、図3(a)に示すように、ワイヤ5は、ワイヤボンディングヘッド8に取り付けられた一端5aが、荷重を掛けて超音波を印加しても接合しにくい、十分に硬い材料で構成された平坦な台座7(例えば、ガラス製)上の金属板4(例えば、外形寸法100mm×100mm×厚さ200um)に押下される。金属板4は台座7に対し、真空吸着により固定されている。
なお、台座7は、ガラス製に限るものではなく、ワイヤボンディングにより金属板4と接合しにくいものであればタングステンカーバイドなどの金属や、イソダンプや、ポリイミドなどといった樹脂などを用いてもよい。
また、金属板4は、超音波を印加した時に接合部の大きさがワイヤ5の底面に接合し、ワイヤボンディングヘッド8の動作に追従してワイヤ5側に接合したまま上昇する程度に密着力が弱い膜であり、底面に平坦な面を形成できるのであれば、めっきやスパッタリングなどにより成膜した膜を利用してもよい。金属板4を台座7に固定する場合の固定方法は、端部を冶具により固定する方法や、台座7と接着材により固定する方法などでもよい。
First, as shown in FIG. 3A, the
Note that the
Further, the
続いて、ワイヤボンディングヘッド8により押下されたワイヤ5の一端5aは、電気配線のためのウェッジワイヤボンディングと同様に、荷重が掛けられたたまま超音波を印加され、金属板4と接合する。
この工程により、金属板4の上面はワイヤ5により変形するが、台座7が十分硬いために金属板4の下面は平坦な状態が維持される。また、このとき、超音波が印加された時の衝撃により、金属板4は、ワイヤ5との接合部の大きさに個片化される。
Subsequently, one
By this step, the upper surface of the
さらに、金属板4と台座7は接合しないため、ワイヤボンディングヘッド8が上昇するとワイヤが繰り出されることなく、ワイヤ5の一端5aは、図3(c)に示すように、個片化された金属板4aが接合されたまま、ワイヤボンディングヘッド8の動作に追従して上昇する。
Further, since the
次に、下面が平坦な金属板4aが接合されたワイヤ5の一端5aは、図4(a)に示すように、ワイヤボンディングヘッド8により、絶縁基板1上にダイボンドされたパワー半導体素子3の表面電極3a上に運搬される。
Next, one
続いて、パワー半導体素子3の表面電極3a上に運搬されたワイヤ5の一端5aは、図4(b)に示すように、ワイヤボンディングヘッド8によりパワー半導体素子3の表面電極3a上に押下され、荷重が掛けられたたまま超音波を印加され、金属板4aとともに表面電極3aにウェッジワイヤボンディングされる。
Subsequently, one
このとき、ワイヤ5の一端5a下面側の接続面には、金属板4aが接合され、接続部としての金属板4aの下面は平坦な状態になっているため、広い接触面積が得られる。そのため、荷重や超音波を印加した時のエネルギーを分散させることができるため、素子へのダメージを抑制でき、図4(c)に示すように、接合を完了させることができる。
また、金属板4aは、緩衝材として機能し、変形がパワー半導体素子3まで到達しないため、パワー半導体素子3にダメージを与えることなくワイヤ5をボンディングすることが可能となる。
さらに、予めワイヤ5の一端5a下面側の接続面に金属板4aを接合しておくことから、ボンディング時に金属板がずれることを防ぐことで、ボンディング位置を正確に制御でき、接合不良を抑制できる。
また、金属板4aとパワー半導体素子3間に隙間を形成しないので、特許文献2のように未接合で封止樹脂を充填できない部分が生じないため、絶縁不良を抑制できる。
At this time, the
Further, the
Furthermore, since the
In addition, since no gap is formed between the
その後、ワイヤを繰り出しながら絶縁基板1のパターン1bにワイヤボンディングヘッド8が移動し、ワイヤ5の他端5bが、絶縁基板1のパターン1bに対しボンディングされることで電気配線される。最後に、これらの部材は封止樹脂(図示なし)により、絶縁封止され、この発明の実施の形態1によるパワー半導体装置100が得られる。
絶縁封止には、二液性ポッティング樹脂等の封止樹脂による封止や、トランスファーモールド、ゲルによる封止などが用いられる。
Thereafter, the
For insulation sealing, sealing with a sealing resin such as a two-component potting resin, transfer molding, sealing with a gel, or the like is used.
以上のように、この発明の実施の形態1におけるパワー半導体装置100では、ワイヤ5の一端5a下面側に、予め金属板4aを超音波接合し、パワー半導体素子3の表面の形状に対応する、下面が平坦な金属板4aを接続部としてパワー半導体素子3の表面電極3aにボンディングするようにしたので、Cuワイヤを用いたワイヤボンディング時でも、半導体素子との接触面積を拡げることで、ボンディングの際のエネルギー集中を防ぎ、半導体素子へのダメージを十分に抑制することができる。
また、予め金属板4aを接合しておくことから、ボンディング時に金属板がずれることを防ぐことで、ボンディング位置を正確に制御でき、接合不良を抑制できる。
また、ワイヤの接続に必要な面積の金属板が個別に追従するため、ワイヤボンディング後に余分な金属板を取り除く工程が不要で、ワイヤボンディング部に余計なダメージを与えず、絶縁不良を抑制できる。
As described above, in the
In addition, since the
In addition, since the metal plates having the area necessary for wire connection follow individually, there is no need to remove the extra metal plate after the wire bonding, and the wire bonding portion is not damaged excessively and insulation failure can be suppressed.
また、金属板4aは、超音波が印加された時の衝撃により、ワイヤ5との接合部の大きさに個片化される場合について説明したが、これに限るものではない。図5(a)に示すように、金属板4に予め切れ目4abを形成しておき、超音波の印加の衝撃で接合部の大きさ程度に個片化しやすくしてもよい。切れ目4abの作製方法は、機械的に切削により加工するか、写真製版により切れ絵を形成してもよい。このエッチングは、エッチング液に浸漬するウエットエッチングでも、プラズマなどを利用するドライエッチングでもよい。
この場合も、超音波を印加した時の衝撃及び切れ目を形成した効果と、ワイヤボンディングヘッド8が上昇するときに生じる応力とで、より確実に個片化できる。
Moreover, although the
Also in this case, it is possible to divide more reliably by the effect of forming an impact and a cut when applying ultrasonic waves and the stress generated when the
また、図5(b)および(c)に示すように、予め個片化した金属板4aを使用してもよい。この場合、シャーカットにより個片化され、シャーカットに使用した刃を金属板4aから離さず、ワイヤ5との接合を開始することにより、個片化した金属板4aの移動を防ぐことができるため、位置ずれを抑制することが可能となる。
このとき、個片化した金属板4aをそれぞれ真空吸着により固定することが望ましいが、位置ずれせず、ワイヤ5と金属板4aを接合することができるよう刃の高さを調整するならば、必ずしも固定する必要はない。
Further, as shown in FIGS. 5B and 5C, a
At this time, it is desirable to fix the separated
また、予め金属板4aを個片化する方法として、ダイシングシートに金属板4aを張付け、ダイサーによりカットし、ダイシングシートごと個片化した金属板4aを台座7に固定してもよい。シャーカットで使用するような刃を押し付け、完全に切断せずに切れ目を形成しつつ、金属板4aを固定するといった方法によりワイヤ5との接合を行ってもよい。いずれの場合も、切れ目の形状は長方形や楕円形でもよい。また、切れ目の溝はミシン目状やV字型、U字型いずれの状態でもよい。
In addition, as a method of dividing the
また、この工程により運搬、接合され、パワー半導体素子3にダメージを与えなければ、金属板4aは、2枚以上としてもよい。また、複数の金属板4aを一度にまとめて接合しても、別々に接合するような工程としてもよい。
In addition, two or
さらに、従来のAlワイヤボンディングを行う場合でも、この発明を利用すると、半導体素子の電極を薄くすることが可能となり、半導体素子の製造コストを低減することが可能となる。 Furthermore, even when conventional Al wire bonding is performed, if the present invention is used, the electrode of the semiconductor element can be made thin, and the manufacturing cost of the semiconductor element can be reduced.
なお、実施の形態1では、均一な板厚の金属板4を用いてワイヤの接続面に接合する方法を説明したが、金属板の板厚を変化させてもよい。例えば、図6および図7に示すように、中央部を厚くした金属板41aを用いることで、ワイヤボンディングにより中央の厚さが縮小し、ボンディング後の断面を観察した場合、厚さが均一になるようにすることで、底面にフラットな面を形成しやすくなる。
In the first embodiment, the method of bonding to the connection surface of the wire using the
実施の形態2.
実施の形態1では、ファーストボンディングを行う場合に、ワイヤ5の一端5aに予め金属板4aを接合する方法を説明したが、実施の形態2では、ステッチボンディングやセカンドボンディングを行う場合について説明する。
In the first embodiment, the method of previously joining the
図8は、この発明の実施の形態2によるパワー半導体装置200の構成および製造方法を示す外観模式図である。パワー半導体装置200では、パワー半導体素子3を効率よく配置するために、ワイヤ51の中間部51cで、ステッチボンディングやセカンドボンディングを行う。この発明の実施の形態2によるパワー半導体装置200においては、ステッチボンディングやセカンドボンディングを行う方法として、図8に示すような可動式の台座71を用いる。
FIG. 8 is a schematic external view showing the configuration and manufacturing method of
ワイヤ51の一端51aがすでにボンディングされている場合、ワイヤ51の中間部51cに、実施の形態1のように金属板で接続部を形成する際に、台座がボンディング位置から離れているとワイヤ51のループが変則的になり、すでに配線したワイヤと干渉することが懸念される。
そこで、台座71を可動式の台座とし、ワイヤ51の中間部51cをボンディングするパワー半導体素子3の表面電極3aの真上1〜2mmの近接する位置に、金属板4が載置されている台座71を移動させ、その位置でワイヤボンディングヘッド8によりワイヤ51の中間部51cを台座71に押下することで、ワイヤ51の中間部51c下面側の接続面に金属板4を接合することを可能とした。
ワイヤボンディングヘッド8により押下されたワイヤ51の中間部51cは、荷重が掛けられたたまま超音波を印加され、中間部51c下面側の接続面は金属板4と接合する。ワイヤ51の中間部51cは、金属板4が接合されたまま、ワイヤボンディングヘッド8の動作に追従して上昇し、金属板4が個片化される。その後、台座71をボンディングに影響のない位置に退避させ、中間部51c下面側の接続面に接合された金属板4aを接続部として、パワー半導体素子3の表面電極3aとボンディングさせることができる。
このように、ステッチボンディングやセカンドボンディングをする場合においても、可動式の台座71を用い、ワイヤ51の中間部51c下面側の接続面に金属板4aを接合することができ、接続部としての金属板4aの下面は平坦な状態になっているため、半導体素子との接触面積を拡げることができ、ボンディングの際のエネルギー集中を防ぎ、半導体素子へのダメージを十分に抑制することができる。
パワー半導体装置200のその他の構成および製造工程については、図1から図4に示す実施の形態1のパワー半導体装置100と同様であり、同一の部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。
When one
Therefore, the
The
As described above, even in the case of stitch bonding or second bonding, the
The other configuration and manufacturing process of
以上のように、この発明の実施の形態2におけるパワー半導体装置200では、可動式の台座71を用いて、ワイヤ51の中間部51cをボンディングするパワー半導体素子3の表面電極3aの真上の位置で、中間部51c下面側の接続面に、予め金属板4aを超音波接合し、パワー半導体素子3の表面の形状に対応する、下面が平坦な金属板4aを接続部としてパワー半導体素子3の表面電極3aにボンディングするようにしたので、ステッチボンディングやセカンドボンディングを行う場合であっても、ワイヤのループが変則的になったり、すでに配線したワイヤと干渉することなく、容易にワイヤの接続面に金属板を接合でき、Cuワイヤを用いたワイヤボンディング時でも、半導体素子との接触面積を拡げることで、ボンディングの際のエネルギー集中を防ぎ、半導体素子へのダメージを十分に抑制することができる。
また、予め中間部51c下面側の接続面に金属板4aを接合しておくことから、ボンディング時に金属板がずれることを防ぐことで、ボンディング位置を正確に制御でき、接合不良を抑制できる。
また、ワイヤの接続に必要な面積の金属板が個別に追従するため、ワイヤボンディング後に余分な金属板を取り除く工程が不要で、ワイヤボンディング部に余計なダメージを与えず、絶縁不良を抑制できる。
As described above, in the
Further, since the
In addition, since the metal plates having the area necessary for wire connection follow individually, there is no need to remove the extra metal plate after the wire bonding, and the wire bonding portion is not damaged excessively and insulation failure can be suppressed.
なお、この実施の形態2においては、台座71が可動式としたが、絶縁基板1および絶縁基板1に配置された各種部材とワイヤボンディングヘッド8が移動しても、同様の効果を得ることができる。
Although the
また、この実施の形態2における製造方法でパワー半導体素子上でのステッチボンディングやセカンドボンディングを行う場合のファーストボンディングは、必ずしもこの発明によるパワー半導体素子上のボンディングである必要はない。例えば、ファーストボンディングは絶縁基板上のボンディングでもよい。 Further, the first bonding in the case where the stitch bonding or the second bonding is performed on the power semiconductor element by the manufacturing method in the second embodiment does not necessarily need to be the bonding on the power semiconductor element according to the present invention. For example, the first bonding may be bonding on an insulating substrate.
なお、この発明の実施の形態においては、ワイヤボンディングの方法はウェッジボンディングとしたがこれに限るものではなく、ボールボンドでもよい。したがって、ワイヤ5の線形はφ400umとしたが、ワイヤ5が破断することなく金属板を持ち上げることが可能であればボールボンディングで用いられるようなφ10〜80umのワイヤや、ウェッジボンディングで用いられるφ80〜500umのワイヤでもよい。
In the embodiment of the present invention, the wire bonding method is wedge bonding, but the method is not limited to this, and ball bonding may be used. Therefore, although the
また、上述した実施の形態1および実施の形態2におけるパワー半導体装置を構成するパワー半導体素子3としては、珪素(Si)によって形成されたものには限定されず、珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成してもよい。ワイドバンドギャップ半導体としては、例えば、炭化珪素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、ダイヤモンドなどが挙げられことは、すでに述べたとおりである。
Further,
このようなワイドバンドギャップ半導体によって形成されたパワー半導体素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高い。また、耐熱性も高いため、放熱部材の冷却フィンの小型化や、空冷化が可能であるので、パワー半導体装置の一層の小型化が可能になる。 A power semiconductor element formed of such a wide band gap semiconductor has high voltage resistance and high allowable current density. Further, since the heat resistance is high, the cooling fins of the heat dissipating member can be downsized and air cooled, so that the power semiconductor device can be further downsized.
パワー半導体装置の小型化が進むと、放熱性を確保し、熱応力に対する長期信頼性への要求がさらに高度になる。このような要求に対しても、この発明のパワー半導体装置は、優れた効果を発揮する。 As miniaturization of power semiconductor devices progresses, the requirement for long-term reliability against thermal stress is further increased with ensuring heat dissipation. The power semiconductor device of the present invention exhibits excellent effects even in response to such demands.
なお、この発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that within the scope of the invention, the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately modified or omitted.
1 絶縁基板、3 パワー半導体素子、3a 表側電極、4、4a 金属板、5 ワイヤ、7 台座、8 ワイヤボンディングヘッド、41a 金属板、51 ワイヤ、71 台座、100、200、300 パワー半導体装置
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ワイヤの接続面に形成された接続部を、前記パワー半導体素子の表面電極にボンディングする工程と
を含むことを特徴とするパワー半導体装置の製造方法。 Bonding a metal plate to the connection surface of the wire to form a connection portion having a flat shape portion corresponding to the surface shape of the power semiconductor element;
Bonding the connection portion formed on the connection surface of the wire to the surface electrode of the power semiconductor element.
8. The method of manufacturing a power semiconductor device according to claim 7, wherein the wide band gap semiconductor is a semiconductor using silicon carbide, a gallium nitride-based material, or diamond.
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