[發(fā)明專利]半導(dǎo)體裝置、電力變換裝置、半導(dǎo)體裝置的制造方法及電力變換裝置的制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910650002.8
• 申請(qǐng)日: 2019-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN110828409A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 日野泰成;田中陽;菊池正雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L23/49
• 分類號(hào): H01L23/49;H01L21/60;H02M7/5387
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 何立波;張?zhí)焓?/td>

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置、電力變換裝置、半導(dǎo)體裝置的制造方法及電力變換裝置的制造方法。抑制端子接合的接合強(qiáng)度的波動(dòng)，提高裝置的可靠性。半導(dǎo)體裝置具備：絕緣基板(3)，其形成有電路面(3b)；以及外部端子(7B)，其與電路面接合。電路面的上表面與外部端子的下表面的一部分接觸而接合，在電路面的上表面與外部端子的下表面接觸的部位的至少一部分形成電路面和外部端子的熔融部(11)，在電路面的上表面與外部端子的下表面之間產(chǎn)生的間隙的尺寸小于或等于20μm，電路面以及外部端子均為銅或者銅合金。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)說明書所公開的技術(shù)涉及半導(dǎo)體裝置、電力變換裝置、半導(dǎo)體裝置的制造方法及電力變換裝置的制造方法。

背景技術(shù)

近年來，與環(huán)境法規(guī)的強(qiáng)化對(duì)應(yīng)地，對(duì)考慮了環(huán)境問題的高效率且節(jié)能的半導(dǎo)體裝置的需求提高。

半導(dǎo)體裝置用于工業(yè)設(shè)備、具備電機(jī)的家電的驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備、面向電動(dòng)汽車或者面向混合動(dòng)力汽車的車載控制設(shè)備、鐵路控制設(shè)備乃至太陽能發(fā)電的控制設(shè)備等，謀求實(shí)現(xiàn)更高功率、高耐壓以及高耐久。

特別地，就車載控制設(shè)備或者鐵路控制設(shè)備而言，從節(jié)能的觀點(diǎn)或者抑制電能的變換損耗的觀點(diǎn)出發(fā)，半導(dǎo)體裝置是在高負(fù)載環(huán)境下(即，高溫環(huán)境下)使用的(即，正在高Tj化)，謀求即使在這樣的高溫環(huán)境下也高效率且低損耗地進(jìn)行動(dòng)作。

具體地說，至今為止的通常的動(dòng)作溫度Tj(結(jié)溫)為125℃或者150℃以下，但今后，需要應(yīng)對(duì)Tj為175℃或者200℃以上的高溫環(huán)境下的動(dòng)作。

因此，為了在如上述的高溫環(huán)境下，通過抑制通斷損耗而實(shí)現(xiàn)低損耗化、即實(shí)現(xiàn)高溫狀態(tài)下的高效化，需要重新設(shè)計(jì)半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造。

特別地，半導(dǎo)體裝置內(nèi)的配線連接部(即，接合部)最容易劣化，實(shí)現(xiàn)該配線連接部(即，接合部)的高品質(zhì)、高可靠性以及長壽命成為大的課題(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

專利文獻(xiàn)1：國際公開第2017/195625號(hào)公報(bào)

近年來，取代焊料，而使用釔-鋁-石榴石(YAG)激光、CO₂激光或者半導(dǎo)體激光等來實(shí)現(xiàn)接合的配線連接開發(fā)正在推進(jìn)。

另外，光纖激光的振蕩器所涉及的技術(shù)開發(fā)得到推進(jìn)，能夠?qū)崿F(xiàn)該激光的高輸出化，因此開始了為了針對(duì)激光反射率(即，熱量的吸收率)低的銅(Cu)應(yīng)用該激光的研究。

然而，對(duì)于使用光纖激光的功率半導(dǎo)體裝置的內(nèi)部配線，耐久性成為課題，特別地，關(guān)于端子接合，接合強(qiáng)度的波動(dòng)(或者，焊入深度的波動(dòng))大。因此，難以確保接合穩(wěn)定性，要求高可靠性的功率半導(dǎo)體裝置的實(shí)用化困難。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)說明書所公開的技術(shù)就是為了解決以上所記載的問題而提出的，其目的在于提供一種用于抑制端子接合的接合強(qiáng)度的波動(dòng)，提高裝置的可靠性的技術(shù)。

本申請(qǐng)說明書所公開的技術(shù)的第1方案具備：絕緣基板，其至少在上表面形成電路面；半導(dǎo)體元件，其經(jīng)由接合材料而配置于所述電路面的上表面；以及外部端子，其與所述電路面的上表面接合，所述電路面的上表面與所述外部端子的下表面的一部分接觸而接合，在所述電路面的上表面與所述外部端子的下表面接觸的部位的至少一部分形成所述電路面和所述外部端子的熔融部，在所述電路面的上表面與所述外部端子的下表面之間產(chǎn)生的間隙的尺寸小于或等于20μm，所述電路面以及所述外部端子均為銅或者銅合金。

另外，本申請(qǐng)說明書所公開的技術(shù)的第2方案具備：金屬板；半導(dǎo)體元件，其經(jīng)由接合材料而配置于所述金屬板的上表面；以及外部端子，其與所述金屬板的上表面接合，所述金屬板的上表面與所述外部端子的下表面經(jīng)由導(dǎo)電材料而接觸，在所述金屬板的上表面與所述外部端子的下表面接觸的部位的至少一部分形成所述金屬板、所述外部端子和所述導(dǎo)電材料的熔融部，所述金屬板以及所述外部端子均為銅或者銅合金。