[發明專利]功率用半導體裝置及其制造方法、電力轉換裝置

有效

• 申請號: 202010031002.2
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111463140B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 河本啟輔
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L21/58
• 分類號: H01L21/58;H02M1/00;H02M7/00
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 何立波;張天舒

本發明涉及功率用半導體裝置的制造方法、功率用半導體裝置及電力轉換裝置。提高功率用半導體裝置的散熱性能。隔著中間構造(71B)將功率用半導體元件(70)和支撐部件(10)層疊。中間構造(71B)包含第一金屬膏層(21)、至少一個第一貫穿部件(31)。第一金屬膏層(21)包含多個第一金屬顆粒。第一貫穿部件(31)貫穿第一金屬膏層(21)。使安裝于將第一金屬膏層(21)貫穿的至少一個第一貫穿部件(31)的至少一個第一振動件(51)振動。對第一金屬膏層(21)進行加熱，以使得多個第一金屬顆粒燒結或熔解。

技術領域

本發明涉及功率用半導體裝置的制造方法、功率用半導體裝置及電力轉換裝置。

背景技術

日本特開平5-283449號公報公開了裸芯片的焊接方法。根據該方法，首先，在回流焊工序中對裸芯片和散熱器進行焊接。接著，進行檢查工序。接著，進行氣泡除去工序。具體而言，一邊通過安裝有超聲波振動器的加熱板臺施加微振動，一邊使焊料再次熔融。根據上述公報，提出了通過進行上述氣泡除去工序，由此除去焊料的氣泡，從而裸芯片所產生的熱的散熱性提高。

根據日本特開2018-026417號公報，指出了如下問題，即，由于由SiC構成的半導體芯片與由Si構成的半導體芯片相比剛性高，因此在高溫動作時，在焊料接合部產生大的熱應變，產生劣化。并且，公開了以下內容，即，考慮到該問題，作為接合部的材料，使用Ag(銀)等金屬燒結體來替代焊料。在該接合部的形成工序中，將具有有機溶劑、擴散到其中的Ag顆粒的膏狀接合材料印刷于基板之上。接著，使有機溶劑揮發。接著，在接合材料之上載置半導體芯片。接著，一邊向基板的方向加壓，一邊對半導體芯片進行加熱。由此，使接合材料燒結。根據上述公報，提出了通過使用與焊料相比不易產生龜裂的Ag燒結材料，能夠防止由龜裂引起的散熱性能的惡化。

專利文獻1：日本特開平5-283449號公報

專利文獻2：日本特開2018-026417號公報

近年來，關于功率用半導體裝置，要求進一步提高功率密度及可動作溫度。特別地，在作為半導體材料而應用碳化硅(SiC)及氮化鎵(GaN)等寬帶隙半導體的情況下，這樣的要求更強烈。與上述要求相伴，還要求提高對來自功率用半導體裝置中的半導體芯片(半導體元件)的熱量進行散熱的散熱性能。與此相關聯地，針對接合半導體元件的接合層要求高的導熱性。

根據上述日本特開平5-283449號公報的技術，經由散熱器(散熱部件)施加用于將作為接合層的焊料層中的氣泡除去的超聲波。因此，難以對焊料層進行有效的超聲波照射，因此有時難以使接合層充分致密化。因此，接合層的導熱性可能變得不充分。其結果，功率用半導體裝置的散熱性能可能變得不充分。

根據上述日本特開2018-026417號公報的技術，在對包含Ag顆粒的接合材料進行加熱時，對半導體芯片施加的壓力越高，越能夠使通過接合材料的燒結形成的接合層致密化。然而，施加高壓力可能對半導體器件造成損傷。因此，有時難以使接合層充分致密化。因此，接合層的導熱性可能變得不充分。其結果，功率用半導體裝置的散熱性能可能變得不充分。

發明內容

本發明就是為了解決上述那樣的課題而提出的，其目的在于，提供能夠使功率用半導體裝置的散熱性能提高的功率用半導體裝置的制造方法、功率用半導體裝置以及電力轉換裝置。

本發明的功率用半導體裝置的制造方法具有如下工序。隔著中間構造將功率用半導體元件和支撐部件層疊，該中間構造包含：第一金屬膏層，其包含多個第一金屬顆粒；以及至少一個第一貫穿部件，其貫穿第一金屬膏層。使安裝于將第一金屬膏層貫穿的至少一個第一貫穿部件的至少一個第一振動件振動。對第一金屬膏層進行加熱，使得多個第一金屬顆粒燒結或熔解。

發明的效果