JP4344707B2

JP4344707B2 - 半導体装置およびその製造方法

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Inventors: 靖池田; 正英岡本; 幸弘佐藤
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Description

本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、モジュール基板にプリント基板を用い、半導体素子および受動部品とプリント基板が「鉛を含まない」（以下、Ｐｂフリーと呼ぶ）の金属間化合物により接続された半導体モジュールおよびその製造方法に適用して有効な技術に関する。

本発明者が検討した技術として、従来の半導体モジュールに関しては、以下のような技術が考えられる。

図１および図２に、従来の形態の半導体モジュールの断面図を示す。半導体素子３および受動素子４がモジュール基板６上に接続されている。ワイヤ２によるワイヤボンディング後、モールド樹脂１あるいは封止用筐体１０内の不活性ガス１１により封止される。半導体モジュールのパッド７は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系の中温Ｐｂフリーはんだ８によりプリント基板９のパッド７にリフローはんだ付けされる。Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系Ｐｂフリーはんだの融点は約２２０℃と高く、リフロー接続の際に最高２６０℃まで加熱されることが想定される。そのため、温度階層を目的として半導体モジュール内部の半導体素子３および受動素子４の接続には、２９０℃以上の融点を有する高鉛はんだが使用される。そのため、半導体モジュールのモジュール基板６には、耐熱性の高いセラミック基板（Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄等）や金属基板（Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ系等）が用いられている。しかしながら、これらのモジュール基板６は高コストであり、半導体パッケージの高コスト化につながる。また、セラミックおよび金属モジュール基板は、総じて重量が重く、厚さが厚いため、部品の重量増加および高背化にも繋がる。

安価で軽く、薄く低背化することが可能な基板には、半導体素子や受動素子をＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだで搭載する際に使用するＦＲ−４等のプリント基板がある。しかしながら、耐熱温度が３００℃以下であるため、高鉛はんだ、Ａｕ−２０Ｓｎ等の高融点はんだで接続すると、接続時の加熱により基板にダメージを与えて破壊してしまう。モジュール基板にプリント基板に用いるためには、２次実装を行う２６０℃以下で接続可能な材料で内部接続を行うことが望ましい。ただし、融点２６０℃以下のはんだで内部接続を行った場合、リフローはんだ付け時にはんだが再溶融してしまう。接続部周りが樹脂モールドされている場合、内部のはんだが再溶融すると、溶融による体積膨張により、図３に示すように、フラッシュと言ってモールド樹脂１とモジュール基板６の界面からはんだ８が漏れ出すことがある。漏れ出さないまでも、漏れ出そうと作用し、その結果、凝固後にはんだの中に大きなボイド１２が形成されて不良品となる。

例えば、非特許文献１により、以下のことが報告されている。裏面にＣｒ：０．０３μｍ／Ｓｎ：２．５μｍ／Ｃｕ：０．１μｍのメタライズを施したＧａＡｓとＣｒ：０．０３μｍ／Ｃｕ：４．４μｍ／Ａｕ：０．１μｍのメタライズを施した基板（Ｇｌａｓｓ）を２８０℃で接続した後１６〜２４時間保持することにより、接続部を完全にＣｕ₃Ｓｎ化することにより接続部を高融点化することが可能である。また同様に、裏面にＣｒ：０．０３μｍ／Ｉｎ：３．０μｍ／Ａｇ：０．５μｍのメタライズを施したＳｉとＣｒ：０．０３μｍ／Ａｕ：０．０５μｍ／Ａｇ：５．５μｍ／Ａｕ：０．０５μｍのメタライズを施したＳｉを１６０〜２００℃で接続した後、１５０℃で１６〜２４時間時効処理して接続部をＡｇ−ｒｉｃｈ合金＋Ａｇ₃Ｉｎ化することによって接続部を高融点化することが可能である。

また、非特許文献２において、以下のことが報告されている。Ｓｎ−３．５Ａｇ：２６μｍのメタライズを施したＮｉ−ｘＣｏ（ｘ＝０．１０）とはんだとＮｉ−２０Ｃｏ：５μｍ／Ａｕ：１μｍメタライズを施したコバールを２４０℃で接続し３０分保持することによって、接続部を全て（Ｎｉ，Ｃｏ）Ｓｎ₂＋（Ｎｉ，Ｃｏ）₃Ｓｎ₄化して高融点化することが可能である。メタライズにＣｏを含むＮｉ−２０Ｃｏを用いることで、化合物の成長速度を促進することができる。

これらの方法を用いれば、２６０℃以下の温度で接続が可能で、ひとたび接続部が完全に高融点層になると、リフローはんだ付け時に２６０℃まで加熱されても接続部は再溶融せず、接続を保持することが可能である。
ウイリアムズ（ＷｉｌｌｉａｍｓＷ．Ｓｏ）等、「ハイテンペラチュアジョイントマニュファクチュアドアットロウテンペラチュア（ＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＪｏｉｎｔｓＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄａｔＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）」、プロシーディングオブイーシーティーシー（ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆＥＣＴＣ）、１９９８年、ｐ２８４山本等、「Ｓｎ−Ａｇはんだを用いたマイクロ接続部の金属間化合物化に関する研究」、ＭＥＳ２００３の概要集、２００３年１０月、ｐ４５

ところで、前記のような半導体モジュールに関して、本発明者は、接続方式として、前記非特許文献１，２に記載の反応により化合物化することによる高融点化の技術の適用が図れるのではないかと考えた。しかしながら、上記２件の非特許文献１，２の技術においては、以下の点について配慮がなされていなかった。

非特許文献１，２の技術は、ＧａＡｓと基板（Ｇｌａｓｓ）、ＳｉとＳｉ、コバールとコバールといった耐熱性の高い材料間の接続についてのみ触れている。そのため、２８０℃、２４０℃といった温度で、３０ｍｉｎ．以上の加熱により接続を行っている。これらの条件で、プリント基板に半導体素子および受動素子を接続すると、プリント基板が熱によるダメージを受けて破壊してしまうことが考えられる。

そこで、本発明の目的は、接続部に適用する２６０℃以下の融点を持つ材料を特定し、また、接続部に２６０℃以下のＰｂフリーはんだと反応して融点が２６０℃以上の化合物を形成する金属層を付与して反応界面を増加することで、プリント基板に対するダメージを低減することが可能な半導体装置の製造技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明は、半導体素子と、受動部品と、半導体素子および受動部品を接続したプリント基板とを有する半導体装置、および半導体素子および受動部品をプリント基板上に金属接合により接続する工程を有する半導体装置の製造方法に適用され、特に、半導体素子および受動部品とプリント基板との接続部において、２６０℃以下の融点を持つ材料にＳｎ、Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｃｕ系、Ｂｉ−Ｓｎ系、Ｂｉ−Ｉｎ系といった融点が２００℃以下の材料を適用することと、接続部に２６０℃以下のＰｂフリーはんだと反応して融点が２６０℃以上の金属間化合物を形成するＣｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕといった金属層を付与して反応界面を増加することを特徴とするものである。

また、本発明は、半導体素子と、半導体素子を接続したプリント基板とを有する半導体装置、および半導体素子をプリント基板上に金属接合により接続する工程を有する半導体装置の製造方法にも同様に適用され、少なくとも半導体素子がプリント基板に接続されている構成であればよい。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

本発明によれば、半導体素子（および受動部品）をプリント基板に接続した半導体装置に関し、半導体素子（および受動部品）とプリント基板との接続部において、接続部に適用する２６０℃以下の融点を持つ材料を特定し、また、接続部に２６０℃以下のＰｂフリーはんだと反応して融点が２６０℃以上の化合物を形成する金属層を付与して反応界面を増加することで、プリント基板に対するダメージを低減することが可能となる。

（本発明の概念）
本発明による半導体装置の概念を、図４〜図７により説明する。本発明は、半導体素子（および受動部品）をプリント基板に接続した半導体装置において、以下に示す（１）〜（７）の特徴を有するものである。また、本発明は、半導体素子（および受動部品）をプリント基板上に金属接合により接続する半導体装置の製造方法において、以下に示す（８）〜（１５）の特徴を有するものである。

（１）半導体素子（および受動部品）とプリント基板との接続部は、２６０℃以上の融点を有する金属と、２６０℃以上の融点を有する金属間化合物とからなる。接続部に２次実装時の２６０℃以下の融点を有する低融点相が残存すると、２次実装を行う際に低融点相が再溶融することにより、前述のフラッシュもしくは再溶融剥離が発生し、接続を保持することが出来ない場合がある。そこで、上記のように接続部を２６０℃の融点を有する金属と金属間化合物のみにすることで、２次実装時に接続を保持することが可能となる。

（２）接続部は、半導体素子（および受動部品）側から、２６０℃以上の融点を有する金属間化合物、２６０℃以上の融点を有する金属、２６０℃以上の融点を有する金属化合物の各層からなる。図４に、半導体素子３とプリント基板６ａとの接続部１５（金属間化合物１３＋高融点（２６０℃以上の融点）金属１４）の断面図を示す。なお、プリント基板６ａの表面には、詳細にはＣｕランドが形成されているが、図では省略している。金属層に２６０℃以下のＰｂフリーはんだと反応して金属間化合物を形成する金属を適用した場合、反応速度が速い金属を選ぶことで、接続の低温化、短時間化が可能となる。また、金属層に軟らかい材料や半導体素子とプリント基板の中間の熱膨張率を持つ金属を適用した場合、被接続材間の熱膨張率差により生じる熱応力を緩和し、半導体素子および接続部に発生するクラックを抑止することができる。

（３）接続部は、２６０℃以上の融点を有する金属間化合物と、２６０℃以上の融点を有する金属とが分散して存在する層からなる。図５に、半導体素子３とプリント基板６ａ（Ｃｕランドは省略）との接続部１５（金属間化合物１３＋高融点（２６０℃以上の融点）金属１４）の断面図を示す。前記（２）と同様に、２６０℃以上の融点を有する金属に２６０℃以下のＰｂフリーはんだと反応して金属間化合物を形成する金属を適用した場合、反応界面を増加することにより、接続の低温化、短時間化が可能となる。また、軟らかい材料や半導体素子とプリント基板の中間の熱膨張率を持つ金属を適用した場合、被接続材間の熱膨張率差により生じる熱応力を緩和し、半導体素子および接続部に発生するクラックを抑止することができる。

（４）２６０℃以上の融点を有する金属間化合物は、融点２６０℃以下のＳｎ、Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｃｕ系、Ｂｉ−Ｓｎ系およびＢｉ−Ｉｎ系のＰｂフリーはんだのうちの少なくとも１つと、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕのうちの少なくとも１つの金属とがダイマウント接続時に反応して形成される。プリント基板の耐熱温度以下の融点を有する材料であるため、短時間の接続ではプリント基板を破壊することは無い。ただし、化合物化に時間がかかる場合、プリント基板にダメージが発生することがある。そのため、できるだけ低温で接続し、短時間で化合物化することを考える必要がある。前記（２）のように接続部が多層構造になる場合、接続部の金属間化合物層の厚さは、１〜２０μｍにする必要がある。１μｍ以下の場合、接続時に接続界面全域の濡れを確保することができず接続不良が生じる。２０μｍより厚い場合、接続部を全化合物化するために長時間を要することになり、プリント基板へのダメージが問題となる。一方、前記（３）のように、金属間化合物と金属が分散して存在する場合、多層構造のように接続部の厚さを規定する必要はないが、金属の占める割合が接続部の１０ｖｏｌ．％以下になると反応界面が十分に確保できず、短時間で接続部を高融点化することが困難になる。

（５）２６０℃以上の融点を有する金属は、融点２６０℃以下のＳｎ、Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｃｕ系、Ｂｉ−Ｓｎ系およびＢｉ−Ｉｎ系のＰｂフリーはんだと反応して金属間化合物を形成するＣｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕのうちの少なくとの１つからなる。前述したように、融点２６０℃以下のＰｂフリーはんだと、金属間化合物を形成する金属を接続部に付与することにより、反応界面を増加することが可能であり、接続の低温化および短時間化が可能となる。

（６）２６０℃以上の融点を有する金属は、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕ／インバー合金／Ｃｕ複合材、Ｃｕ／Ｃｕ₂Ｏ複合材、Ｃｕ−Ｍｏ合金、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗのうちの少なくとも１つに、融点２６０℃以下のＳｎ、Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｃｕ系、Ｂｉ−Ｓｎ系およびＢｉ−Ｉｎ系のＰｂフリーはんだと反応して金属間化合物を形成するＣｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕのうちの少なくとも１つのメタライズが形成されている。図６に、各金属の降伏応力とヤング率を示す。Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇは、比較的軟らかい金属であり、熱応力が生じた際、これらの金属が塑性変形することによって、熱応力を緩和することにより、接続部の信頼性を確保することが可能となる。この金属の降伏応力の大きさは、７５ＭＰａ以下であることが好ましい。降伏応力が１００ＭＰａ以上の場合、熱応力を十分に緩衝できず、半導体素子および接続部にクラックが発生する場合がある。材料のヤング率には、大きく依存しないが、小さい程好ましい。一方、Ｃｕ／インバー合金／Ｃｕ複合材、Ｃｕ／Ｃｕ₂Ｏ複合材、Ｃｕ−Ｍｏ合金、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗは、半導体素子とプリント基板の中間の熱膨張率を有しており、それによって発生した熱応力を緩和することができる。また、低融点のＰｂフリーはんだとこれらの金属が金属間化合物を形成しない場合、金属表面にＣｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕの層を設ける必要がある。

（７）半導体素子（および受動部品）とプリント基板との接続部は、２６０℃以上の融点を有する金属間化合物からなる。図７に、半導体素子３とプリント基板６ａ（Ｃｕランドは省略）との接続部１７（金属間化合物１３）の断面図を示す。Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｓｎ−ＢｉといったＰｂフリーはんだは、接続温度が２００℃以下と低い。そのため、既出のような金属相により反応界面を増やさなくても短時間で化合物化が可能な場合がある。また、接続後の冷却時に発生する熱応力が小さいため、既出のような金属相を設けなくても十分な信頼性を有する場合がある。

（８）２６０℃以上の融点の金属層と反応により２６０℃以上の融点の金属間化合物を形成する融点が２６０℃以下の金属層が設けられる複合箔を、半導体素子（および受動部品）とプリント基板との間に介在させた状態で、複合箔を加熱することにより金属接合を形成する。

（９）２６０℃以上の融点を有する金属層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕのうちの少なくとも１つから形成される。反応により２６０℃以上の融点の金属間化合物を形成する融点が２６０℃以下の金属層は、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｃｕ系、Ｂｉ−Ｓｎ系およびＢｉ−Ｉｎ系のＰｂフリーはんだのうちの少なくとも１つである。反応により２６０℃以上の融点の金属間化合物を形成する融点が２６０℃以上の金属層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕのうちの少なくとも１つの金属である。Ｐｂフリーはんだは、プリント基板の耐熱温度以下の融点を有する材料であるため、短時間の接続ではプリント基板を破壊することは無い。ただし、化合物化に時間がかかる場合、プリント基板にダメージが発生することがある。そのため、できるだけ低温で接続し、短時間で化合物化することを考える必要がある。

（１０）複合箔は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕのうちの少なくとも１つの表面にめっきによって、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｃｕ系、Ｂｉ−Ｓｎ系およびＢｉ−Ｉｎ系のＰｂフリーはんだのうちの少なくとも１つを形成することにより得られる。このとき、めっきの厚さは、１〜２０μｍにする必要がある。１μｍ以下の場合、接続時に接続界面全域の濡れを確保することができず接続不良が生じる。２０μｍより厚い場合、接続部を全化合物化するために長時間を要することになり、プリント基板へのダメージが問題となる。

（１１）複合箔は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕのうちの少なくとも１つの表面にディップによって、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｃｕ系、Ｂｉ−Ｓｎ系およびＢｉ−Ｉｎ系のＰｂフリーはんだのうちの少なくとも１つを形成することにより得られる。前記（１０）と同様に、ディップの厚さは、１〜２０μｍにする必要がある。１μｍ以下の場合、接続時に接続界面全域の濡れを確保することができず接続不良が生じる。２０μｍより厚い場合、接続部を全化合物化するために長時間を要することになり、プリント基板へのダメージが問題となる。

（１２）プリント基板側に、２６０℃以上の融点の金属層と反応により２６０℃以上の融点の金属間化合物を形成する融点が２６０℃以下の金属層を設けて、半導体素子（および受動部品）をプリント基板の上に搭載した状態で加熱することにより金属接合を形成する。

（１３）２６０℃以上の融点を有する金属層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕのうちの少なくとも１つから形成される。反応により２６０℃以上の融点の金属間化合物を形成する融点が２６０℃以下の金属層は、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｃｕ系、Ｂｉ−Ｓｎ系およびＢｉ−Ｉｎ系のＰｂフリーはんだのうちの少なくとも１つである。反応により２６０℃以上の融点の金属間化合物を形成する融点が２６０℃以上の金属層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕのうちの少なくとも１つの金属である。Ｐｂフリーはんだは、プリント基板の耐熱温度以下の融点を有する材料であるため、短時間の接続ではプリント基板を破壊することは無い。ただし、化合物化に時間がかかる場合、プリント基板にダメージが発生することがある。そのため、できるだけ低温で接続し、短時間で化合物化することを考える必要がある。

（１４）プリント基板に形成される金属層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕのうちの少なくとも１つの表面にめっきによって、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｃｕ系、Ｂｉ−Ｓｎ系およびＢｉ−Ｉｎ系のＰｂフリーはんだのうちの少なくとも１つにより形成される。このとき、めっきの厚さは、１〜２０μｍにする必要がある。１μｍ以下の場合、接続時に接続界面全域の濡れを確保することができず接続不良が生じる。２０μｍより厚い場合、接続部を全化合物化するために長時間を要することになり、プリント基板へのダメージが問題となる。

（１５）プリント基板に形成される金属層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕのうちの少なくとも１つの表面にディップによって、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｃｕ系、Ｂｉ−Ｓｎ系およびＢｉ−Ｉｎ系のＰｂフリーはんだのうちの少なくとも１つにより形成される。前記（１４）と同様に、ディップの厚さは、１〜２０μｍにする必要がある。１μｍ以下の場合、接続時に接続界面全域の濡れを確保することができず接続不良が生じる。２０μｍより厚い場合、接続部を全化合物化するために長時間を要することになり、プリント基板へのダメージが問題となる。

以下、前述した本発明の概念に基づいた、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、前述した図１および図２の従来の形態も含め、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
図８は、本発明の実施の形態１に関わる半導体装置の断面図を示す。

本実施の形態に関わる半導体装置は、例えばパワー半導体モジュールに適用され、半導体素子３と、受動素子（受動部品）４と、半導体素子３および受動素子４を接続したプリント基板（モジュール基板）６ａと、半導体素子３の電極とプリント基板６ａの電極との間をワイヤボンディングするワイヤ２と、半導体モジュールを封止するモールド樹脂１などから構成される。この半導体モジュールは、プリント基板９に実装されて各種装置に組み込まれる。

この半導体モジュールの製造プロセスを下記に示す。例えば、半導体モジュールの内部接続が、前述した図７の接続部１７の構造により行われる場合、モジュール基板に用いるプリント基板６ａの半導体素子３および受動素子４の搭載部に、図９に示すように高融点金属２０と２６０℃以下の融点を有するＰｂフリーはんだの低融点はんだ２１の各層を設ける。これらの層は、めっきやディップ等の方法により形成する。

このプリント基板６ａの搭載部に、半導体素子３および受動素子４をプリント基板６ａにダメージを与えない温度で接続する。このとき、高融点金属２０と低融点はんだ２１を反応させて接続部１７を化合物化して高融点化する。次に、半導体素子３の表面に形成された電極とプリント基板６ａ上に形成された電極との間をワイヤ２によりワイヤボンディングする。そして、エポキシ系樹脂等のモールド樹脂１を用いて封止する。以上のプロセスにより、半導体モジュールを製造することができる。

続いて、本実施の形態の半導体モジュールに関して、図１０の実施例１〜３の条件で作製した半導体モジュール（各条件２０個）について、内部接続時のプリント基板（ＦＲ−４）６ａへのダメージの有無、最高温度２６０℃のリフロー試験における接続保持の可否について調査を行った。その結果を、図１０に示す。

前述した図７の接続部１７の構成を、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｃｕ系、Ｂｉ−Ｓｎ系およびＢｉ−Ｉｎ系のＰｂフリーはんだと、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕの金属との金属間化合物のうち、一例として、実施例１ではＳｎ−Ｉｎ（１０μｍ）＋Ｃｕ、実施例２ではＳｎ−Ｉｎ（１０μｍ）＋Ａｇ、実施例３ではＳｎ−Ｚｎ（１０μｍ）＋Ａｇとした。

この結果、実施例１〜３の全てにおいて、２４０℃１０ｍｉｎ．という接続条件では、プリント基板６ａに異常は確認されなかった。また、２４０℃１０ｍｉｎ．という接続条件で、図１１に示すように接続部１７が全化合物化して金属間化合物が形成されていることを確認した。さらに、作製した半導体モジュールについて、最高温度２６０℃のリフロー試験を行った結果、全ての半導体モジュールにおいて、はんだ再溶融に伴うフラッシュ、再溶融剥離を抑止して接続を保持できることを確認した。

以上のことから、上記接続方式によりプリント基板６ａをモジュール基板に適用することが可能であることが判明した。

よって、安価で軽量かつ部品の低背化が可能なプリント基板６ａをモジュール基板に適用することができ、さらに、このプリント基板６ａに対するダメージも抑止することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に関わる半導体装置は、前記実施の形態１で説明した図８の断面図と同様であり、異なる点は、半導体モジュールの内部接続に前述した図４の接続部１５の構造を適用した点である。なお、前述した図５の接続部１６の構造を適用した場合でも同様である。

この半導体モジュールの製造プロセスを下記に示す。半導体モジュールの内部接続が、前述した図４の接続部１５の構造により行われる場合、図１２に示す複合箔３０をプリント基板６ａ上に供給する。この複合箔３０は、高融点金属１４の層の表面に融点が２６０℃以下のＰｂフリーはんだの低融点はんだ２１の層を設けて作製する。また、図１２の高融点金属１４と低融点はんだ２１が化合物を形成しない場合、高融点金属１４と低融点はんだ２１の間に、低融点はんだ２１と化合物を形成する第２の高融点金属の層を設ける場合もある。これらの層は、めっきやディップ等の方法により形成する。

さらに、プリント基板６ａ上に複合箔３０を供給した後、半導体素子３と受動素子４をその上に供給して接続する。このとき、高融点金属１４と低融点はんだ２１を反応させて接続部１５を化合物化して高融点化する。次に、半導体素子３の表面に形成された電極とプリント基板６ａ上に形成された電極との間をワイヤ２によりワイヤボンディングする。そして、エポキシ系樹脂等のモールド樹脂１を用いて封止する。以上のプロセスにより、半導体モジュールを製造することができる。

続いて、本実施の形態の半導体モジュールに関して、前述した図１０に示すように、実施例４〜６の条件で作製した半導体モジュール（各条件２０個）について、内部接続時のプリント基板（ＦＲ−４）６ａへのダメージの有無、最高温度２６０℃のリフロー試験における接続保持の可否について調査を行った。その結果を、図１０に示す。

前述した図４の接続部１５の構成を、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕ／インバー合金／Ｃｕ複合材、Ｃｕ／Ｃｕ₂Ｏ複合材、Ｃｕ−Ｍｏ合金、Ｔｉ、ＭｏおよびＷに、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｉｎ−Ａｇ系、Ｉｎ−Ｃｕ系、Ｂｉ−Ｓｎ系およびＢｉ−Ｉｎ系のＰｂフリーはんだと反応して金属間化合物を形成するＣｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕのメタライズのうち、一例として、実施例４ではＳｎ−Ｉｎ（１０μｍ）＋Ａｇ／Ａｌ（１０μｍ）／Ｓｎ−Ｉｎ（１０μｍ）＋Ａｇ、実施例５ではＳｎ−Ｉｎ（１０μｍ）／（Ｃｕ／インバー合金／Ｃｕ複合材）（１００μｍ）／Ｓｎ−Ｉｎ（１０μｍ）、実施例６ではＳｎ−Ｚｎ（１０μｍ）＋Ａｇ／Ａｌ（１００μｍ）／Ｓｎ−Ｚｎ（１０μｍ）＋Ａｇとした。

この結果、実施例４〜６の全てにおいて、２４０℃１０ｍｉｎ．という接続条件では、プリント基板６ａに異常は確認されなかった。また、最高温度２６０℃のリフロー試験を行った結果、全ての半導体モジュールにおいて、はんだ再溶融に伴うフラッシュ、再溶融剥離を抑止して接続を保持できることを確認した。特に、高融点金属１４に応力緩衝効果のあるＡｌやＣＩＣを適用しているので、前記実施例１〜３に比べて、熱衝撃に対する信頼性も高い。

（本実施の形態に対する従来の形態）
前述した本発明の実施の形態１，２に対して、従来の形態（図１および図２）に関して、前述した図１０に示すように、Ｐｂ−５Ｓｎはんだ（比較例１）、Ａｕ−２０Ｓｎはんだ（比較例２）を用いてプリント基板上に半導体素子を接続して作製した半導体モジュール（各条件２０個）について、内部接続時のプリント基板６へのダメージの有無、最高温度２６０℃のリフロー試験における接続保持の可否について調査を行った。その結果を、図１０に示す。

この結果、比較例１，２においては、接続温度が３００℃以上と高いため、前記実施例１〜６に比べて接続時間が１ｍｉｎ．と短いにもかかわらず、全てのサンプルにおいて、プリント基板６が焦げて変色した。また、一部のプリント基板６では、基板の変形も確認された。

以上のことから、従来の形態においては、Ｐｂ−５Ｓｎ、Ａｕ−２０Ｓｎといった高融点はんだを用いる場合、プリント基板６をモジュール基板として使用することが困難であることが判明した。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、図１３に示すように、半導体モジュールの内部に、複数の半導体素子３が接続されているＭＣＭ（ＭｕｌｔｉＣｈｉｐＭｏｄｕｌｅ）についても、実施例と同様の接続方法が適用できる。

また、図１４のように、ワイヤボンディングの替わりにストラップ１８を用いた接続にも、実施例と同様の接続方法が適用できる。このとき、ストラップ１８の接続部をめっきおよびディップ等で高融点金属と融点２６０℃以下のＰｂフリーはんだ層を設けること、あるいは複合箔３０を用いて接続することにより、半導体素子３ａとプリント基板６ａとの間の接続と同様の接続方式を採ることができる。

また、図１５のように、本接続技術により半導体素子３を搭載し、導電接着剤１９により受動素子４を搭載するといった、本接続技術と導電接着剤の併用も可能である。

上記以外にも、本発明の適用について、ＳＡＷフィルタおよびＲＦモジュール等の封止部の接続にも本接続方法が適用できる。

本発明は、半導体モジュールに代表される半導体装置の、半導体素子および受動部品とプリント基板との接続に有効に使用することができる。

従来の形態の半導体モジュールを示す断面図である。従来の形態の別の半導体モジュールを示す断面図である。従来の形態の半導体モジュールにおいて、再溶融したはんだによるフラッシュを説明するための断面図である。本発明の半導体モジュールにおいて、接続部を示す断面図である。本発明の半導体モジュールにおいて、別の接続部を示す断面図である。本発明の半導体モジュールにおいて、各種材料のヤング率と降伏応力を示す説明図である。本発明の半導体モジュールにおいて、さらに別の接続部を示す断面図である。本発明の実施の形態１に関わる半導体モジュールを示す断面図である。本発明の実施の形態１に関わる半導体モジュールにおいて、プリント基板に高融点金属と低融点はんだの各層を設けたときを示す断面図である。本発明の実施の形態１，２、従来の形態に関わる半導体モジュールにおいて、内部接続時のプリント基板へのダメージの有無、リフロー試験における接続保持の可否の調査結果を示す図である。本発明の実施の形態１に関わる半導体モジュールにおいて、接続部が全化合物化して金属間化合物が形成されている状態の断面写真を示す図である。本発明の実施の形態２に関わる半導体モジュールにおいて、複合箔を示す断面図である。本発明の実施の形態において、適用例の半導体モジュールを示す断面図である。本発明の実施の形態において、別の適用例の半導体モジュールを示す断面図である。本発明の実施の形態において、さらに別の適用例の半導体モジュールを示す断面図である。

符号の説明

１…モールド樹脂、２…ワイヤ、３，３ａ…半導体素子、４…受動素子、５…高融点はんだ、６…モジュール基板、６ａ…プリント基板、７…パッド、８…中温Ｐｂフリーはんだ、９…プリント基板、１０…封止用筺体、１１…不活性ガス、１２…ボイド、１３…金属間化合物、１４…高融点金属、１５〜１７…接続部、１８…ストラップ、１９…導電接着剤、２０…高融点金属、２１…低融点はんだ、３０…複合箔。

Claims

半導体素子と、受動部品と、前記半導体素子および前記受動部品を接続したプリント基板とを有し、
前記半導体素子および前記受動部品と前記プリント基板との接続部は、
前記半導体素子および前記受動部品と前記プリント基板との間に、前記半導体素子および前記受動部品の側から、融点が２６０℃以下のＰｂフリーはんだであるＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｎのいずれか一つ、融点が２６０℃以上の金属層であるＣｕ、Ａｇのいずれか一方、融点が２６０℃以下のＰｂフリーはんだであるＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｎのいずれか一つ、を、この順で積層した複合箔を配置し、前記半導体素子および前記受動部品と前記複合箔と前記プリント基板とを加熱して生成されるものであって、
前記接続部は、前記半導体素子および前記受動部品の側から、前記半導体素子および前記受動部品の側に配置された前記Ｐｂフリーはんだと前記金属層の金属とが化合物化した２６０℃以上の融点を有する金属間化合物、前記金属層の金属のうち化合物化せずに残った２６０℃以上の融点を有する金属、前記プリント基板の側に配置された前記Ｐｂフリーはんだと前記金属層の金属とが化合物化した２６０℃以上の融点を有する金属間化合物、の各層からなることを特徴とする半導体装置。
請求項１記載の半導体装置において、
前記接続部の前記半導体素子および前記受動部品の側に配置された前記Ｐｂフリーはんだである第一のＰｂフリーはんだと前記金属層の金属とが化合物化した金属間化合物、および、前記プリント基板の側に配置された前記Ｐｂフリーはんだである第二のＰｂフリーはんだと前記金属層の金属とが化合物化した金属間化合物は、
前記第一のＰｂフリーはんだおよび前記第二のＰｂフリーはんだがＳｎ、前記金属層の金属がＣｕまたはＡｇの場合は、それぞれＣｕ−Ｓｎ系化合物またはＳｎ−Ａｇ系化合物であり、
前記第一のＰｂフリーはんだおよび前記第二のＰｂフリーはんだがＳｎ−Ａｇ系、前記金属層の金属がＣｕの場合はＣｕ−Ｓｎ系化合物またはＡｇ−Ｓｎ系化合物であり、
前記第一のＰｂフリーはんだおよび前記第二のＰｂフリーはんだがＳｎ−Ａｇ系、前記金属層の金属がＡｇの場合はＡｇ−Ｓｎ系化合物であり、
前記第一のＰｂフリーはんだおよび前記第二のＰｂフリーはんだがＳｎ−Ｃｕ系、前記金属層の金属がＣｕの場合はＣｕ−Ｓｎ系化合物であり、
前記第一のＰｂフリーはんだおよび前記第二のＰｂフリーはんだがＳｎ−Ｃｕ系、前記金属層の金属がＡｇの場合はＣｕ−Ｓｎ系化合物またはＡｇ−Ｓｎ系化合物であり、
前記第一のＰｂフリーはんだおよび前記第二のＰｂフリーはんだがＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、前記金属層の金属がＣｕまたはＡｇの場合はＣｕ−Ｓｎ系化合物またはＡｇ−Ｓｎ系化合物であり、
前記第一のＰｂフリーはんだおよび前記第二のＰｂフリーはんだがＳｎ−Ｉｎ系、前記金属層の金属がＣｕまたはＡｇの場合はＣｕ−Ｓｎ系化合物またはＣｕ−Ｉｎ系化合物であり、
前記第一のＰｂフリーはんだおよび前記第二のＰｂフリーはんだがＳｎ−Ｉｎ系、前記金属層の金属がＡｇの場合はＣｕ−Ｓｎ系化合物またはＡｇ−Ｓｎ系化合物またはＡｇ−Ｓｎ−Ｉｎ系化合物であり、
前記第一のＰｂフリーはんだおよび前記第二のＰｂフリーはんだがＳｎ−Ｂｉ系、前記金属層の金属がＣｕの場合はＣｕ−Ｓｎ系化合物であり、
前記第一のＰｂフリーはんだおよび前記第二のＰｂフリーはんだがＳｎ−Ｂｉ系、前記金属層の金属がＡｇの場合はＣｕ−Ｓｎ系化合物またはＡｇ−Ｓｎ系化合物である、
ことを特徴とする半導体装置。
請求項１記載の半導体装置において、
前記複合箔の前記金属層の金属は、Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕ／インバー合金／Ｃｕ複合材、Ｃｕ／Ｃｕ _２Ｏ複合材、Ｃｕ−Ｍｏ合金、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗのいずれか一つにＣｕ、Ａｇのいずれか一方のメタライズを付加したものであることを特徴とする半導体装置。
半導体素子および受動部品をプリント基板上に金属接合により接続する工程を有し、
前記工程は、前記半導体素子および前記受動部品の側から、融点が２６０℃以下のＰｂフリーはんだであるＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｎのいずれか一つ、融点が２６０℃以上の金属層であるＣｕ、Ａｇのいずれか一方、融点が２６０℃以下のＰｂフリーはんだであるＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｎのいずれか一つ、を、この順で積層した複合箔を、前記半導体素子および前記受動部品と前記プリント基板との間に介在させた状態で、前記複合箔を加熱することにより、前記半導体素子および前記受動部品の側から、前記半導体素子および前記受動部品の側に配置された前記Ｐｂフリーはんだと前記金属層の金属とが化合物化した２６０℃以上の融点を有する金属間化合物、前記金属層の金属のうち化合物化せずに残った２６０℃以上の融点を有する金属、前記プリント基板の側に配置された前記Ｐｂフリーはんだと前記金属層の金属とが化合物化した２６０℃以上の融点を有する金属間化合物、の各層からなる前記金属接合を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４記載の半導体装置の製造方法において、
前記複合箔は、前記金属層であるＣｕ、Ａｇのいずれか一方の表面にめっきによって、前記ＰｂフリーはんだであるＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｎのいずれか一つを形成することにより得られることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項４記載の半導体装置の製造方法において、
前記複合箔は、前記金属層であるＣｕ、Ａｇのいずれか一方の表面にディップによって、前記ＰｂフリーはんだであるＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｎのいずれか一つを形成することにより得られることを特徴とする半導体装置の製造方法。
半導体素子および受動部品をプリント基板上に金属接合により接続する工程を有し、
前記工程は、前記プリント基板側に、前記半導体素子および前記受動部品の側から、融点が２６０℃以下のＰｂフリーはんだであるＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｎのいずれか一つ、融点が２６０℃以上の金属層であるＣｕ、Ａｇのいずれか一方、融点が２６０℃以下のＰｂフリーはんだであるＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｎのいずれか一つ、を、この順で積層した複合箔を設けて、前記半導体素子および受動部品を前記プリント基板の上に搭載した状態で加熱することにより、前記半導体素子および前記受動部品の側から、前記半導体素子および前記受動部品の側に配置された前記Ｐｂフリーはんだと前記金属層の金属とが化合物化した２６０℃以上の融点を有する金属間化合物、前記金属層の金属のうち化合物化せずに残った２６０℃以上の融点を有する金属、前記プリント基板の側に配置された前記Ｐｂフリーはんだと前記金属層の金属とが化合物化した２６０℃以上の融点を有する金属間化合物、の各層からなる前記金属接合を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７記載の半導体装置の製造方法において、
前記複合箔は、前記金属層であるＣｕ、Ａｇのいずれか一方の表面にめっきによって、前記ＰｂフリーはんだであるＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｎのいずれか一つを形成することにより得られることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記複合箔は、前記金属層であるＣｕ、Ａｇのいずれか一方の表面にディップによって、前記ＰｂフリーはんだであるＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｎのいずれか一つを形成することにより得られることを特徴とする半導体装置の製造方法。
半導体素子と、前記半導体素子を接続したプリント基板とを有し、
前記半導体素子と前記プリント基板との接続部は、
前記半導体素子と前記プリント基板との間に、前記半導体素子の側から、融点が２６０℃以下のＰｂフリーはんだであるＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｎのいずれか一つ、融点が２６０℃以上の金属層であるＣｕ、Ａｇのいずれか一方、融点が２６０℃以下のＰｂフリーはんだであるＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｎのいずれか一つ、を、この順で積層した複合箔を配置し、前記半導体素子と前記複合箔と前記プリント基板とを加熱して生成されるものであって、
前記接続部は、前記半導体素子の側から、前記半導体素子の側に配置された前記Ｐｂフリーはんだと前記金属層の金属とが化合物化した２６０℃以上の融点を有する金属間化合物、前記金属層の金属のうち化合物化せずに残った２６０℃以上の融点を有する金属、前記プリント基板の側に配置された前記Ｐｂフリーはんだと前記金属層の金属とが化合物化した２６０℃以上の融点を有する金属間化合物、の各層からなることを特徴とする半導体装置。
半導体素子をプリント基板上に金属接合により接続する工程を有し、
前記工程は、前記半導体素子の側から、融点が２６０℃以下のＰｂフリーはんだであるＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｎのいずれか一つ、融点が２６０℃以上の金属層であるＣｕ、Ａｇのいずれか一方、融点が２６０℃以下のＰｂフリーはんだであるＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｎのいずれか一つ、を、この順で積層した複合箔を、前記半導体素子と前記プリント基板との間に介在させた状態で、前記複合箔を加熱することにより、前記半導体素子の側から、前記半導体素子の側に配置された前記Ｐｂフリーはんだと前記金属層の金属とが化合物化した２６０℃以上の融点を有する金属間化合物、前記金属層の金属のうち化合物化せずに残った２６０℃以上の融点を有する金属、前記プリント基板の側に配置された前記Ｐｂフリーはんだと前記金属層の金属とが化合物化した２６０℃以上の融点を有する金属間化合物、の各層からなる前記金属接合を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
半導体素子をプリント基板上に金属接合により接続する工程を有し、
前記工程は、前記プリント基板側に、前記半導体素子の側から、融点が２６０℃以下のＰｂフリーはんだであるＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｎのいずれか一つ、融点が２６０℃以上の金属層であるＣｕ、Ａｇのいずれか一方、融点が２６０℃以下のＰｂフリーはんだであるＳｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｂｉ−Ｓｎのいずれか一つ、を、この順で積層した複合箔を設けて、前記半導体素子を前記プリント基板の上に搭載した状態で加熱することにより、前記半導体素子の側から、前記半導体素子の側に配置された前記Ｐｂフリーはんだと前記金属層の金属とが化合物化した２６０℃以上の融点を有する金属間化合物、前記金属層の金属のうち化合物化せずに残った２６０℃以上の融点を有する金属、前記プリント基板の側に配置された前記Ｐｂフリーはんだと前記金属層の金属とが化合物化した２６０℃以上の融点を有する金属間化合物、の各層からなる前記金属接合を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。