JP6496100B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
従来、アルミニウムからなる第１アルミニウム部材とアルミニウムからなる第２アルミニウム部材とを圧接して、第１アルミニウム部材と第２アルミニウム部材とを接合するアルミニウム部材の接合方法が知られている。
図８は、従来のアルミニウム部材の接合方法を説明するために示す図である。なお、図８中、符号２００はウェッジツールを示す。
従来のアルミニウム部材の接合方法は、図８に示すように、第１アルミニウム部材９１０と第２アルミニウム部材９２０とを被接合面を対向させた状態で超音波を印加しながら圧接して、第１アルミニウム部材９１０と第２アルミニウム部材９２０とを接合する工程を含む。
従来のアルミニウム部材の接合方法によれば、第１アルミニウム部材９１０と第２アルミニウム部材９２０とを超音波を印加しながら圧接することから、各アルミニウム部材９１０，９２０の表面に形成された酸化膜を破壊することが可能となるため、酸化されていないアルミニウムの面を対向させた状態で圧接することとなる。その結果、アルミニウム部材同士を接合することが可能となる。
特開２０１２−７４４６３号公報
しかしながら、従来のアルミニウム部材の接合方法において、被接合面の面積が大きい場合には、超音波を印加しながら圧接しても超音波が届かない領域が存在する場合がある。このため、被接合面の表面に酸化膜が残存する場合があり、アルミニウム部材同士を均一にかつ安定して接合することができない場合があるという問題がある。
そこで、本発明は、被接合面の面積が大きい場合であっても、アルミニウム部材同士を均一にかつ安定して接合することが可能なアルミニウム部材の接合方法を提供することを目的とする。
［１］本発明のアルミニウム部材の接合方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第１アルミニウム部材とアルミニウム又はアルミニウム合金からなる第２アルミニウム部材とを圧接して、前記第１アルミニウム部材と前記第２アルミニウム部材とを接合するアルミニウム部材の接合方法であって、前記第１アルミニウム部材と前記第２アルミニウム部材とを圧接するに先だって、前記第１アルミニウム部材及び前記第２アルミニウム部材におけるそれぞれの被接合面に凹凸構造を形成する凹凸構造形成工程と、前記第１アルミニウム部材と前記第２アルミニウム部材とを、前記被接合面を対向させた状態で圧接する圧接工程とをこの順序で含むことを特徴とする。
［２］本発明のアルミニウム部材の接合方法においては、前記凹凸構造形成工程においては、エッチングにより前記第１アルミニウム部材及び前記第２アルミニウム部材におけるそれぞれの被接合面に凹凸構造を形成することが好ましい。
［３］本発明のアルミニウム部材の接合方法においては、前記凹凸構造形成工程においては、凹凸構造を有する金型を前記第１アルミニウム部材及び前記第２アルミニウム部材に押し当てることにより前記第１アルミニウム部材及び前記第２アルミニウム部材におけるそれぞれの被接合面に凹凸構造を形成することが好ましい。
［４］本発明のアルミニウム部材の接合方法においては、前記圧接工程においては、加熱することなく前記第１アルミニウム部材と前記第２アルミニウム部材とを圧接することが好ましい。
［５］本発明のアルミニウム部材の接合方法においては、前記凹凸構造形成工程において、凸部が規則的に配列された凹凸構造を形成することが好ましい。
［６］本発明のアルミニウム部材の接合方法においては、前記凹凸構造の形状は、鋸刃形状であることが好ましい。
［７］本発明のアルミニウム部材の接合方法においては、前記凹凸構造は、同じサイズの凸部を有することが好ましい。
［８］本発明のアルミニウム部材の接合方法においては、前記凹凸構造は、異なるサイズの凸部を有することが好ましい。
［９］本発明のアルミニウム部材の接合方法においては、前記第１アルミニウム部材の被接合面に形成された凹凸構造の配列ピッチは、前記第２アルミニウム部材の被接合面に形成された凹凸構造の配列ピッチと同じ配列ピッチであることが好ましい。
［１０］本発明のアルミニウム部材の接合方法においては、前記第１アルミニウム部材の被接合面に形成された凹凸構造の配列ピッチは、前記第２アルミニウム部材の被接合面に形成された凹凸構造の配列ピッチと異なる配列ピッチであることが好ましい。
［１１］本発明の半導体装置の接合方法（以下、本発明における第１の半導体装置の製造方法とする。）は、第１金属板と、前記第１金属板とは離間して配置された第２金属板と、一方面に形成された第１電極及び他方面に形成された第２電極を有し、前記第１電極が前記第１金属板に接続されているＩＣチップと、前記ＩＣチップの第２電極及び前記第２金属板に接続され、前記ＩＣチップの第２電極と前記第２金属板とを電気的に接続する接続子とを備える半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、前記第２金属板として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第２金属板を用い、前記接続子として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる接続子を用いるとともに、前記第２金属板及び前記接続子を[１]〜[１０]のいずれかに記載のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合することにより、前記第２金属板と前記接続子とを接続することを特徴とする。
［１２］本発明の半導体装置の接合方法（以下、本発明における第２の半導体装置の製造方法とする。）は、第１金属板と、前記第１金属板とは離間して配置された第２金属板と、一方面に形成され最表面がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる第１電極及び他方面に形成され最表面がアルミニウム又はアルミニウム合金からなる第２電極を有し、前記第１電極が前記第１金属板に接続されているＩＣチップと、前記ＩＣチップの第２電極及び前記第２金属板に接続され、前記ＩＣチップの第２電極と前記第２金属板とを電気的に接続する接続子とを備える半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、前記第１金属板として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第１金属板を用い、前記第２金属板として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第２金属板を用い、前記接続子として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる接続子を用い、前記ＩＣチップとして、第１電極及び第２電極の最表面がアルミニウム又はアルミニウム合金からなるＩＣチップを用いるとともに、前記接続子を、前記ＩＣチップを介して前記第１金属板上に載置するとともに前記第２金属板上に直接載置した状態で、前記第１金属板と前記ＩＣチップの第１電極、前記ＩＣチップの第２電極と前記接続子、及び、前記第２金属板と前記接続子を、それぞれ[１]〜[１０]のいずれかに記載のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合することにより、前記第１金属板と前記ＩＣチップの第１電極、前記ＩＣチップの第２電極と前記接続子、及び、前記第２金属板と前記接続子をそれぞれ接続することを特徴とする。
本発明のアルミニウム部材の接合方法によれば、凹凸構造形成工程において、第１アルミニウム部材及び第２アルミニウム部材におけるそれぞれの被接合面に凹凸構造を形成するため、第１アルミニウム部材と第２アルミニウム部材とを圧接する際にそれぞれの被接合面の凹凸構造のうち少なくともいずれかの凹凸構造が大きく変形し、この過程でそれぞれの被接合面の表面に存在する酸化膜が破壊される。このため、酸化されていないアルミニウムの面を対向させた状態で圧接することが可能となる。その結果、被接合面の面積が大きい場合であっても、従来のアルミニウム部材の接合方法と比較して、接合面の表面に酸化膜が破壊されずに残る領域が存在し難くなり、アルミニウム部材同士を均一にかつ安定して接合することが可能となる。
また、本発明のアルミニウム部材の接合方法によれば、凹凸構造形成工程において、第１アルミニウム部材及び第２アルミニウム部材におけるそれぞれの被接合面に凹凸構造を形成し、圧接工程において、第１アルミニウム部材と第２アルミニウム部材とを圧接することから、熱を加えたり超音波を印加したりすることなく、圧力を加えるだけで第１アルミニウム部材と第２アルミニウム部材とを容易に接合することが可能となる。
本発明の第１の半導体装置の製造方法によれば、第２金属板及び接続子を本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合することから、被接合面の面積が大きい場合であっても、それぞれの被接合面に形成された酸化膜が破壊されずに残る領域が存在し難くなり、第２金属板及び接続子を均一にかつ安定して接合することが可能となる。
また、本発明の第１の半導体装置の製造方法によれば、第２金属板及び接続子を本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合することから、熱を加えたり超音波を印加したりすることなく、圧力を加えるだけで第２金属板と接続子とを接合することが可能となる。
本発明の第２の半導体装置の製造方法によれば、第１金属板とＩＣチップの第１電極、ＩＣチップの第２電極と接続子、及び、第２金属板と接続子を、それぞれ本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合することから、それぞれの被接合面の面積が大きい場合であっても、それぞれの被接合面の表面に形成された酸化膜が破壊されずに残る領域が存在し難くなり、第１金属板とＩＣチップの第１電極、ＩＣチップの第２電極と接続子、及び、第２金属板と接続子を均一にかつ安定して接合することが可能となる。
また、本発明の第２の半導体装置の製造方法によれば、第１金属板とＩＣチップの第１電極、ＩＣチップの第２電極と接続子、及び、第２金属板と接続子を、それぞれ本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合することから、熱を加えたり超音波を印加したりすることなく、圧力を加えるだけで第１金属板とＩＣチップの第１電極、ＩＣチップの第２電極と接続子、及び、第２金属板と接続子を接合することが可能となる。
また、本発明の第２の半導体装置の製造方法によれば、第１金属板とＩＣチップの第１電極、ＩＣチップの第２電極と接続子、及び、第２金属板と接続子を、それぞれ本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合することから、それぞれの被接合面ごとに圧接する必要がなく、接続子と第１金属板とによってＩＣチップを挟んだ状態で１度圧力を加えるだけで第１金属板とＩＣチップの第１電極、ＩＣチップの第２電極と接続子、及び、第２金属板と接続子を全て接合することが可能となり、高い生産性で半導体装置を製造することが可能となる。
実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法を説明するために示すフローチャートである。 実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法を説明するために示す図である。 実施形態１における圧接工程を説明するために示す図である。 実施形態２に係る半導体装置の製造方法を説明するために示すフローチャートである。 実施形態２における半導体装置の製造方法を説明するために示す図である。 実施形態３における半導体装置の製造方法を説明するために示す図である。 変形例に係るアルミニウム部材の接合方法を説明するために示す図である。 従来のアルミニウム部材の接合方法を説明するために示す図である。
以下、本発明のアルミニウム部材の接合方法及び半導体装置の製造方法について、図に示す実施形態に基づいて説明する。
［実施形態１］
１．実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法
まず、実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法を以下に示す各工程に沿って説明する。
図１は、実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法を説明するために示すフローチャートである。
図２は、実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法を説明するために示す図である。図２（ａ）は凹凸構造形成工程の工程図を示し、図２（ｂ）及び（ｃ）は圧接工程の工程図を示す。
図３は、実施形態１における圧接工程を説明するために示す図である。図３（ａ）は、圧接工程を実施する前の被接合面の拡大図を示し、図３（ｂ）は圧接工程実施中の被接合面の拡大図を示し、図３（ｃ）は圧接工程実施後の被接合面の拡大図を示す。なお、図３中、符号１２は、第１アルミニウム部材１０の凹凸構造における凸部を示し、符号２２は、第２アルミニウム部材２０の凹凸構造における凸部を示す。
実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法は、第１アルミニウム部材１０と第２アルミニウム部材２０とを圧接して第１アルミニウム部材１０と第２アルミニウム部材２０とを接合するアルミニウム部材の接合方法である。実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法は、図１に示すように、凹凸構造形成工程Ｓ１と、圧接工程Ｓ２とをこの順序で含む。
（１）凹凸構造形成工程Ｓ１
まず、第１アルミニウム部材１０及び第２アルミニウム部材２０を準備する。第１アルミニウム部材１０としては、アルミニウム製の金属板又はアルミニウム合金製の金属板を用いる。また、第２アルミニウム部材２０としては、アルミニウム製の金属板又はアルミニウム合金製の金属板を用いる。
次に、図２（ａ）に示すように、第１アルミニウム部材１０と第２アルミニウム部材２０とを圧接するに先だって、第１アルミニウム部材１０及び第２アルミニウム部材２０におけるそれぞれの被接合面に凹凸構造を形成する。
具体的には、第１アルミニウム部材１０及び第２アルミニウム部材２０におけるそれぞれの被接合面の表面を塩酸や硫酸などの酸で溶かす（エッチングする）ことによって、それぞれの被接合面に凹凸構造を形成する。被接合面の表面に酸を付着させる方法としては、スプレーで吹きかける方法、スピナーに取り付けて酸を滴下する方法、容器に満たした酸に被接合面の表面を浸す方法等が挙げられる。なお、凹凸構造形成工程においては、被接合面の表面に酸を付着させる時間や位置を調整することで凸部が規則的に配列された凹凸構造を形成する。
凹凸構造の形状は、鋸刃形状であり、凹凸構造は、同じサイズの凸部を有する。凹凸構造における凹部の底部から凸部の頂点までの高さは、例えば０．１μｍ〜１０μｍである。第１アルミニウム部材の被接合面に形成された凹凸構造の配列ピッチは、第２アルミニウム部材の被接合面に形成された凹凸構造の配列ピッチと同じ配列ピッチである。
なお、アルミニウムは大気中で酸化されやすいことから、凹凸構造を形成した後わずかな時間で、凹凸構造の表面に酸化膜１４，２４が形成されることとなる(図３参照。)。
（２）圧接工程Ｓ２
次に、第１アルミニウム部材１０と第２アルミニウム部材２０とを、被接合面を対向させた状態とし（図２（ｂ）及び図３（ａ）参照。）、それぞれの被接合面に対してほぼ垂直な方向から圧力を加えて圧接する（図２（ｃ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）参照。）。第１アルミニウム部材１０と第２アルミニウム部材２０とを圧接する圧力は、例えば１ＭＰａ〜３０ＭＰａである。
このとき、図３（ｂ）に示すように、凸部の先端がつぶれたり凸部が変形したりすることで、それぞれの被接合面の凹凸構造が大きく変形する。この過程で凸部同士がこすれあって表面の酸化膜１４，２４が削れたり、凸部が変形して酸化膜に割れが生じたりすることによって、それぞれの被接合面の表面に存在する酸化膜１４，２４が破壊される。その結果、それぞれの被接合面において、酸化されていないアルミニウムの面が現れ、当該アルミニウムの面を対向させた状態で圧接することとなる。
また、このとき、第１アルミニウム部材１０と第２アルミニウム部材２０とに加えられた圧力によって、それぞれの被接合面が加熱されることとなり、原子運動が活発化する。このため、拡散によって、酸化されていないアルミニウムの面を通して互いのアルミニウム部材間をアルミニウム原子が移動できるようになる。この後、当該アルミニウム原子がアルミニウム原子相互間の引力によって秩序ある配列となり、その結果、第１アルミニウム部材１０と第２アルミニウム部材２０とを接合（固相接合）することが可能となる。
なお、第１アルミニウム部材１０と第２アルミニウム部材２０とを圧接する過程で凸部同士がこすれあう際に発生する摩擦熱によっても、それぞれの被接合面が加熱されることとなり、原子運動が活発化することとなる。
２．実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法の効果
実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法によれば、凹凸構造形成工程Ｓ１において、第１アルミニウム部材１０及び第２アルミニウム部材２０におけるそれぞれの被接合面に凹凸構造を形成するため、第１アルミニウム部材１０と第２アルミニウム部材２０とを圧接する際にそれぞれの被接合面の凹凸構造のうち少なくともいずれかの凹凸構造が大きく変形し、この過程でそれぞれの被接合面の表面に存在する酸化膜１４，２４が破壊される。このため、酸化されていないアルミニウムの面を対向させた状態で圧接することが可能となる。その結果、被接合面の面積が大きい場合であっても、従来のアルミニウム部材の接合方法と比較して、接合面の表面に酸化膜１４，２４が破壊されずに残る領域が存在し難くなり、アルミニウム部材同士を均一にかつ安定して接合することが可能となる。
また、実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法によれば、凹凸構造形成工程Ｓ１において、第１アルミニウム部材１０及び第２アルミニウム部材２０におけるそれぞれの被接合面に凹凸構造を形成し、圧接工程Ｓ２において、第１アルミニウム部材１０と第２アルミニウム部材２０とを圧接することから、熱を加えたり超音波を印加したりすることなく、圧力を加えるだけで第１アルミニウム部材１０と第２アルミニウム部材２０とを接合することが可能となる。
また、実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法によれば、凹凸構造形成工程においては、エッチングにより第１アルミニウム部材１０及び第２アルミニウム部材２０におけるそれぞれの被接合面に凹凸構造を形成することから、所望の形状の凹凸構造を形成することが可能となる。
また、実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法によれば、圧接工程においては、加熱することなく第１アルミニウム部材１０と第２アルミニウム部材２０とを圧接するため、各アルミニウム部材１０，２０を加熱するための加熱装置が不要となる。
また、実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法によれば、凹凸構造形成工程Ｓ１においては、凸部１２，２２が規則的に配列された凹凸構造を形成するため、第１アルミニウム部材１０と第２アルミニウム部材２０とを圧接する際に、被接合面全体で凹凸構造を均一に変形させることが可能となり、被接合面全体において酸化膜が破壊されずに残る領域が存在することを防ぐことが可能となる。その結果、アルミニウム部材同士を均一にかつ安定して接合することが可能となる。
また、実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法によれば、凹凸構造の形状は、鋸刃形状であるため、第１アルミニウム部材１０と第２アルミニウム部材２０とを圧接する際に、凸部同士が変形しやすく、表面の酸化膜１４，２４を破壊しやすくなる。その結果、アルミニウム部材同士を安定して接合することが可能となる。
また、実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法によれば、凹凸構造は、同じサイズの凸部１２，２２を有することから、第１アルミニウム部材１０と第２アルミニウム部材２０とを圧接する際に、凹凸構造を均一に変形させることが可能となり、被接合面の表面に存在する酸化膜を均一に破壊することが可能となる。その結果、アルミニウム部材同士を均一に接合することが可能となる。
また、実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法によれば、第１アルミニウム部材の被接合面に形成された凹凸構造の配列ピッチは、第２アルミニウム部材の被接合面に形成された凹凸構造の配列ピッチと同じ配列ピッチであることから、第１アルミニウム部材１０と第２アルミニウム部材２０とを圧接する際に、被接合面全体で凹凸構造を均一に変形させることが可能となり、被接合面全体において酸化膜が残存することを防ぐことが可能となる。その結果、アルミニウム部材同士を均一にかつ安定して接合することが可能となる。
［実施形態２］
図４は、実施形態２に係る半導体装置の製造方法を説明するために示すフローチャートである。
図５は、実施形態２における半導体装置の製造方法を説明するために示す図である。図５（ａ）は接続子載置工程Ｓ３０終了時の様子を示し、図５（ｂ）は圧接工程Ｓ４０の様子を示し、図５（ｃ）は圧接工程Ｓ４０終了時の様子を示す。
まず、実施形態２に係る半導体装置１００について説明する。
実施形態２における半導体装置１００は、第１金属板１１０と、第２金属板１２０と、ＩＣチップ１３０と、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４及び第２金属板１２０に接続され、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４と第２金属板１２０とを電気的に接続する接続子１４０とを備える（図５（ｃ）参照。）。
実施形態２においては、第１金属板１１０として、アルミニウムからなる第１金属板１１０を用いる。また、第２金属板１２０として、アルミニウムからなる第２金属板を用いる。さらにまた、接続子１４０として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる接続子を用いる。
なお、本明細書中、金属板とは、金属製の板のみならず、金属製の膜（金属膜）や金属製の層（金属層）を含む。
第１金属板１１０は、被接合面１１２（以下、ダイパッド１１２と呼ぶ。）において、ＩＣチップ１３０の一方面に形成された第１電極１３２と接続されている。
第２金属板１２０は、第１金属板１１０とは離間して配置されており、被接合面１２２において、接続子１４０と接続されている。
ＩＣチップ１３０は、一方面に形成された第１電極１３２及び他方面に形成された第２電極１３４を有し、第１電極１３２が第１金属板１１０に接続されている。第１電極１３２及び第２電極１３４の最表面は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる。具体的には、第１電極１３２及び第２電極１３４の最表面は、それぞれアルミニウムによって被覆されている。第１電極１３２及び第２電極１３４の最表面をアルミニウムによって被覆する方法は適宜の方法を用いることができるが、例えば、蒸着法を用いることができる。
接続子１４０は、ＩＣチップ１３０を介して第１金属板１１０上に載置するとともに第２金属板１２０上に直接載置されている。接続子１４０は、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４及び第２金属板１２０に接続され、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４と第２金属板１２０とを電気的に接続する。
接続子１４０は、長尺状の金属板を屈曲した形状をしており、ボンディングワイヤと比較して、ＩＣチップ１３０及び第２金属板１２０との接触面積が大きい。このため、接続子１４０は、第２電極１３４と第２金属板１２０との接合の場合のように被接合面の面積が大きい場合でも、ボンディングワイヤを用いる場合のように複数本配設する必要がなく、１の接続子によって第２電極１３４と第２金属板１２０とを接合することが可能となる。
次に、実施形態２に係る半導体装置の製造方法を説明する。
実施形態２における半導体装置の製造方法は、図４に示すように、凹凸構造形成工程Ｓ１０と、ＩＣチップ配設工程Ｓ２０と、接続子載置工程Ｓ３０と、圧接工程Ｓ４０とを含む。
（１）凹凸構造形成工程Ｓ１０
まず、第１金属板１１０と、第２金属板１２０と、ＩＣチップ１３０と、接続子１４０とを準備する。
次に、第２金属板１２０と接続子１４０とを接合するに先だって、第２金属板１２０の接続子１４０との接合面１２２及び接続子１４０の第２金属板１２０との被接合面１４２に凹凸構造を形成する。凹凸構造形成工程Ｓ１０においては、第２金属板及び接続子のうち被接合面１２２，１４２のみに凹凸構造を形成する。それぞれの被接合面１２２，１４２に凹凸構造を形成する具体的な方法は、実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法における凹凸構造形成工程と同様の方法である。
（２）ＩＣチップ配設工程Ｓ２０
次に、第１金属板１１０と、第１金属板１１０とは離間した位置に第２金属板１２０とを配置するとともに、第１金属板１１０におけるダイパッド１１２に、第１電極１３２が第１金属板１１０側となるようにＩＣチップ１３０を配設する（図５（ａ）参照。）。なお、ダイパッド１１２と第１電極１３２とははんだを介して接合する。
（３）接続子載置工程Ｓ３０
次に、接続子１４０を、ＩＣチップ１３０を介して第１金属板１１０上に載置するとともに第２金属板１２０上に直接載置する（図５（ａ）参照。）。
（４）圧接工程Ｓ４０
次に、第２金属板１２０と接続子１４０とを、それぞれの被接合面１２２，１４２を対向させた状態でそれぞれの被接合面１２２，１４２に対してほぼ垂直な方向から圧力を加えて圧接する（図５（ｂ）参照。）。また、第２電極１３４と接続子１４０とははんだを介して接合する。このようにして、接続子１４０をＩＣチップ１３０の第２電極１３４及び第２金属板１２０に接続することで、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４と第２金属板１２０とを電気的に接続することが可能となる。
以上のようにして半導体装置１００を製造することができる(図５(ｃ)参照。)。
実施形態２に係る半導体装置の製造方法によれば、第２金属板１２０及び接続子１４０を本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合することから、それぞれの被接合面１２２，１４２の面積が大きい場合であっても、それぞれの被接合面１２２，１４２に形成された酸化膜が破壊されずに残る領域が存在し難くなり、第２金属板１２０及び接続子１４０を均一にかつ安定して接合することが可能となる。
また、実施形態２に係る半導体装置の製造方法によれば、第２金属板１２０及び接続子１４０を本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合することから、熱を加えたり超音波を印加したりすることなく、圧力を加えるだけで第２金属板１２０と接続子１４０とを接合することが可能となる。
［実施形態３］
図６は、実施形態３における半導体装置の製造方法を説明するために示す図である。図６（ａ）はＩＣチップ配設工程Ｓ２０及び接続子載置工程Ｓ３０の様子を示し、図６（ｂ）は圧接工程Ｓ４０の様子を示し、図６（ｃ）は圧接工程Ｓ４０終了時の様子を示す。
実施形態３に係る半導体装置の製造方法は、基本的には実施形態２に係る半導体装置の製造方法と同様の工程を含むが、第２金属板と接続子だけでなく、第１金属板とＩＣチップの第１電極、及び、ＩＣチップの第２電極と接続子も本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合する点が実施形態２に係る半導体装置の製造方法の場合とは異なる。すなわち、実施形態３に係る半導体装置の製造方法においては、図６に示すように、第１金属板１１０とＩＣチップ１３０の第１電極１３２ａ、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４ａと接続子１４０、及び、第２金属板１２０と接続子１４０を、それぞれ本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合することにより、第１金属板１１０とＩＣチップ１３０の第１電極１３２ａ、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４ａと接続子１４０、及び、第２金属板１２０と接続子１４０をそれぞれ接続する。
凹凸構造形成工程Ｓ１０においては、第１金属板１１０とＩＣチップ１３０の第１電極１３２ａ、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４ａと接続子１４０、及び、第２金属板１２０と接続子１４０をそれぞれ接合するに先だって、第１金属板１１０のダイパッド１１２ａ、第２金属板１２０の被接合面１２２ａ、ＩＣチップ１３０の第１電極１３２ａ及び第２電極１３４ａ、接続子１４０における第２金属板１２０との被接合面１４２ａ及びＩＣチップとの被接合面１４４ａにそれぞれ凹凸構造を形成する。凹凸構造形成工程Ｓ１０においては、それぞれの被接合面のみに凹凸構造を形成する。凹凸構造を形成する具体的な方法は、実施形態１に係るアルミニウム部材の接合方法における凹凸構造形成工程と同様の方法である。
圧接工程Ｓ４０においては、第１金属板１１０とＩＣチップ１３０とを、ダイパッド１１２ａ及び第１電極１３２ａを対向させた状態で、ＩＣチップ１３０と接続子１４０とを、第２電極１３４ａ及びＩＣチップとの被接合面１４４ａを対向させた状態で圧力を加えて圧接する。圧接工程Ｓ４０においては、接続子１４０と第１金属板１１０とによってＩＣチップ１３０を挟んだ状態で圧接する。
実施形態３に係る半導体装置の製造方法によれば、第１金属板１１０とＩＣチップ１３０の第１電極１３２ａ、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４ａと接続子１４０、及び、第２金属板１２０と接続子１４０を、それぞれ本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合することにより、第１金属板１１０とＩＣチップ１３０の第１電極１３２ａ、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４ａと接続子１４０、及び、第２金属板１２０と接続子１４０をそれぞれ接続することから、それぞれの被接合面の面積が大きい場合であっても、それぞれの被接合面の表面に形成された酸化膜が破壊されずに残る領域が存在し難くなり、第１金属板１１０とＩＣチップ１３０の第１電極１３２ａ、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４ａと接続子１４０、及び、第２金属板１２０と接続子１４０を均一にかつ安定して接合することが可能となる。
また、実施形態３に係る半導体装置の製造方法によれば、第１金属板１１０とＩＣチップ１３０の第１電極１３２ａ、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４ａと接続子１４０、及び、第２金属板１２０と接続子１４０を、それぞれ本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合することから、熱を加えたり超音波を印加したりすることなく、圧力を加えるだけで第１金属板１１０とＩＣチップ１３０の第１電極１３２ａ、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４ａと接続子１４０、及び、第２金属板１２０と接続子１４０をそれぞれ接合することが可能となる。
また、実施形態３に係る半導体装置の製造方法によれば、第１金属板１１０とＩＣチップ１３０の第１電極１３２ａ、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４ａと接続子１４０、及び、第２金属板１２０と接続子１４０を、それぞれ本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合することから、それぞれの被接合面ごとに圧接する必要がなく、接続子１４０と第１金属板１１０とによってＩＣチップ１３０を挟んだ状態で１度圧力を加えるだけで第１金属板１１０とＩＣチップ１３０の第１電極１３２ａ、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４ａと接続子１４０、及び、第２金属板１２０と接続子１４０を全て接合することが可能となり、高い生産性で半導体装置を製造することが可能となる。
なお、実施形態３に係る半導体装置の製造方法は、第２金属板と接続子だけでなく、第１金属板とＩＣチップの第１電極、及び、ＩＣチップの第２電極と接続子も本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合する点以外の点においては実施形態２に係る半導体装置の製造方法と同様の工程を含むため、実施形態２に係る半導体装置の製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。
以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
（１）上記実施形態１においては、凹凸構造形成工程においては、エッチングにより第１アルミニウム部材及び第２アルミニウム部材におけるそれぞれの被接合面に凹凸構造を形成する場合を例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、凹凸構造形成工程においては、凹凸構造を有する金型を第１アルミニウム部材及び第２アルミニウム部材に押し当てることにより第１アルミニウム部材及び第２アルミニウム部材におけるそれぞれの被接合面に凹凸構造を形成する場合であっても本発明を適用可能である。
（２）上記実施形態１においては、第１アルミニウム部材１０として、アルミニウム製の金属板又はアルミニウム合金製の金属板を用いる場合を例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。第１アルミニウム部材の被接合面がアルミニウム又はアルミニウム合金に覆われていればよく、例えば、第１アルミニウム部材として、アルミニウム板以外の金属板にアルミニウム膜が被覆されている第１アルミニウム部材や、アルミニウム板以外の金属板にアルミニウム層が形成されている第１アルミニウム部材であっても本発明を適用可能である。
（３）上記実施形態１においては、第２アルミニウム部材２０として、アルミニウム又はアルミニウム合金製の金属板を用いる場合を例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。第２アルミニウム部材２０の被接合面がアルミニウム又はアルミニウム合金に覆われていればよく、例えば、第２アルミニウム部材として、アルミニウム板以外の金属板にアルミニウム膜が被覆されている第２アルミニウム部材や、アルミニウム板以外の金属板にアルミニウム層が形成されている第２アルミニウム部材であっても本発明を適用可能である。
（４）上記実施形態１においては、凹凸構造は、同じサイズの凸部を有する場合を例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図７は、変形例に係るアルミニウム部材の接合方法を説明するために示す図である。例えば、凹凸構造が、異なるサイズの凸部を有する場合（図７（ａ）参照。）であっても本発明を適用可能である。
（５）上記実施形態１においては、第１アルミニウム部材の被接合面に形成された凹凸構造の配列ピッチが、第２アルミニウム部材の被接合面に形成された凹凸構造の配列ピッチと同じ配列ピッチである場合を例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１アルミニウム部材の被接合面に形成された凹凸構造の配列ピッチが、第２アルミニウム部材の被接合面に形成された凹凸構造の配列ピッチと異なる配列ピッチである場合（図７（ｂ）参照。）であっても本発明を適用可能である。
（６）上記実施形態１においては、凹凸構造の形状が鋸刃形状である場合を例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、凹凸構造の形状が、凸部がＴ字形状である凹凸構造の形状である場合（図７（ｃ）参照。）や鋸刃形状の凸部を構成する辺にさらに鋸刃形状の凸部が形成されている場合（図７（ｄ）参照。）であっても本発明を適用可能である。
（７）上記実施形態１においては、圧接工程において、加熱することなく第１アルミニウム部材と第２アルミニウム部材とを圧接する場合を例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、圧接工程において、加熱しながら第１アルミニウム部材と第２アルミニウム部材とを圧接する場合であっても本発明を適用可能である。
（８）上記実施形態２においては、第２金属板１２０と接続子１４０とを本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合する場合を例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４と接続子１４０を本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合する場合や、第１金属板１２０とＩＣチップ１３０の第１電極１３２とを本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合する場合や、第２金属板１２０とＩＣチップ１３０の第１電極１３２、及び、ＩＣチップ１３０の第２電極１３４と接続子１４０を本発明のアルミニウム部材の接合方法を用いて接合する場合であっても本発明を適用可能である。
（９）上記実施形態２及び３においては、凹凸構造形成工程Ｓ１０においては、それぞれの被接合面のみに凹凸構造を形成する場合を例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１金属板、第２金属板、ＩＣチップ及び接続子の全面に凹凸構造を形成する場合であっても本発明を適用可能である。
１０,１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…第１アルミニウム部材、１２，２２…凸部、１４，２４…酸化膜、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…第２アルミニウム部材、１００，１０２，…半導体装置、１１０…第１金属板、１１２，１１２ａ…ダイパッド、１２０…第２金属板、１２２，１２２ａ…被接合面、１３０…ＩＣチップ、１３２，１３２ａ…第１電極、１３４，１３４ａ…第２電極、１４０…接続子、１４２，１４２ａ…（第２金属板との）被接合面、１４４，１４４ａ…（ＩＣチップとの）被接合面

Claims (7)

  1. 第１金属板と、
    前記第１金属板とは離間して配置された第２金属板と、
    一方面に形成された第１電極及び他方面に形成された第２電極を有し、前記第１電極が前記第１金属板に接続されているＩＣチップと、
    前記ＩＣチップの第２電極及び前記第２金属板に接続され、前記ＩＣチップの第２電極と前記第２金属板とを電気的に接続する接続子とを備える半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、
    前記第２金属板として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第２金属板を用い、前記接続子として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる接続子を用いるとともに、前記第２金属板及び前記接続子を接合する接合方法として、
    アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第１アルミニウム部材とアルミニウム又はアルミニウム合金からなる第２アルミニウム部材とを圧接して、前記第１アルミニウム部材と前記第２アルミニウム部材とを接合するアルミニウム部材の接合方法であって、
    前記第１アルミニウム部材と前記第２アルミニウム部材とを圧接するに先だって、前記第１アルミニウム部材及び前記第２アルミニウム部材におけるそれぞれの被接合面に鋸刃形状の凹凸構造を形成する凹凸構造形成工程と、
    前記第１アルミニウム部材と前記第２アルミニウム部材とを前記被接合面を対向させた状態で圧接する圧接工程とをこの順序で含み、
    前記凹凸構造形成工程においては、エッチングにより前記第１アルミニウム部材及び前記第２アルミニウム部材におけるそれぞれの前記被接合面に凸部が規則的に配列された前記凹凸構造を形成し、
    前記圧接工程において、前記第１アルミニウム部材及び前記第２アルミニウム部材を圧接する圧力は、１ＭＰａ〜３０ＭＰａであり、
    前記圧接工程においては、前記第１アルミニウム部材と前記第２アルミニウム部材とを圧接する際にそれぞれの前記被接合面の前記凹凸構造のうち少なくともいずれかの凹凸構造が変形し、前記凹凸構造が変形する過程でそれぞれの前記被接合面の表面に存在する酸化膜が破壊されるアルミニウム部材の接合方法を用いて接合することにより、前記第２金属板と前記接続子とを接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 第１金属板と、
    前記第１金属板とは離間して配置された第２金属板と、
    一方面に形成された第１電極及び他方面に形成された第２電極を有し、前記第１電極が前記第１金属板に接続されているＩＣチップと、
    前記ＩＣチップの第２電極及び前記第２金属板に接続され、前記ＩＣチップの前記第２電極と前記第２金属板とを電気的に接続する接続子とを備える半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、
    前記第１金属板として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第１金属板を用い、前記第２金属板として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第２金属板を用い、前記接続子として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる接続子を用い、前記ＩＣチップとして、前記第１電極及び前記第２電極の最表面がアルミニウム又はアルミニウム合金からなるＩＣチップを用いるとともに、前記接続子を、前記ＩＣチップを介して前記第１金属板上に載置するとともに前記第２金属板上に直接載置した状態で、前記第１金属板と前記ＩＣチップの前記第１電極、前記ＩＣチップの前記第２電極と前記接続子、及び、前記第２金属板と前記接続子を、それぞれ接合する接合方法として、
    アルミニウム又はアルミニウム合金からなる第１アルミニウム部材とアルミニウム又はアルミニウム合金からなる第２アルミニウム部材とを圧接して、前記第１アルミニウム部材と前記第２アルミニウム部材とを接合するアルミニウム部材の接合方法であって、
    前記第１アルミニウム部材と前記第２アルミニウム部材とを圧接するに先だって、前記第１アルミニウム部材及び前記第２アルミニウム部材におけるそれぞれの被接合面に鋸刃形状の凹凸構造を形成する凹凸構造形成工程と、
    前記第１アルミニウム部材と前記第２アルミニウム部材とを前記被接合面を対向させた状態で圧接する圧接工程とをこの順序で含み、
    前記凹凸構造形成工程においては、エッチングにより前記第１アルミニウム部材及び前記第２アルミニウム部材におけるそれぞれの前記被接合面に凸部が規則的に配列された前記凹凸構造を形成し、
    前記圧接工程において、前記第１アルミニウム部材及び前記第２アルミニウム部材を圧接する圧力は、１ＭＰａ〜３０ＭＰａであり、
    前記圧接工程においては、前記第１アルミニウム部材と前記第２アルミニウム部材とを圧接する際にそれぞれの前記被接合面の前記凹凸構造のうち少なくともいずれかの凹凸構造が変形し、前記凹凸構造が変形する過程でそれぞれの前記被接合面の表面に存在する酸化膜が破壊されるアルミニウム部材の接合方法を用いて接合することにより、前記第１金属板と前記ＩＣチップの前記第１電極、前記ＩＣチップの前記第２電極と前記接続子、及び、前記第２金属板と前記接続子をそれぞれ接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 前記圧接工程においては、加熱装置によって加熱することなく前記第１アルミニウム部材と前記第２アルミニウム部材とを圧接することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記凹凸構造は、同じサイズの凸部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記凹凸構造は、異なるサイズの凸部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記第１アルミニウム部材の被接合面に形成された凹凸構造の配列ピッチは、前記第２アルミニウム部材の被接合面に形成された凹凸構造の配列ピッチと同じであることを特徴とする請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記第１アルミニウム部材の被接合面に形成された凹凸構造の配列ピッチは、前記第２アルミニウム部材の被接合面に形成された凹凸構造の配列ピッチと異なることを特徴とする請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法。
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