半导体装置制造方法及图纸

本公开所涉及的半导体装置具有：导电性的第1电极块、导电性的辅助基座、绝缘层、半导体元件、导电性的凸块和导电性的第2电极块。辅助基座被设置于第1电极块的上表面的第1区域，电连接于第1电极块。半导体元件被设置于辅助基座之上，具有电连接于辅助基座的第1电极。凸块被设置于与半导体元件的第1电极相反的一侧的第2电极的上表面，电连接于第2电极。此外，第2电极块的下表面在第3区域，经由具有导电性的金属层而电连接于凸块。此外，在金属层与凸块之间，设置具有导电性的金属片。

Semiconductor device

The disclosed semiconductor device has a conductive first electrode block, a conductive auxiliary base, an insulating layer, a semiconductor element, a conductive bump, and a conductive second electrode block. The auxiliary base is arranged on the first area of the upper surface of the first electrode block and is electrically connected with the first electrode block. The semiconductor element is disposed on the auxiliary base and has a first electrode electrically connected to the auxiliary base. The bump is disposed on the upper surface of the second electrode opposite to the first electrode of the semiconductor element, and is electrically connected to the second electrode. In addition, the lower surface of the second electrode block is electrically connected to the bump through a conductive metal layer in the third region. In addition, a conductive metal sheet is arranged between the metal layer and the convex block.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置
本公开涉及半导体装置，特别地，涉及搭载有发热较大的半导体元件的半导体装置。
技术介绍
近年来，在使用了功率半导体元件或半导体激光元件的半导体装置中，流过半导体元件的电流变大，伴随于此，来自半导体元件的发热量变多。例如，用于激光加工的高输出的半导体激光装置为了得到高输出的激光，流过被搭载的半导体激光元件的电流较大，伴随于此，半导体激光元件的发热量较多。若半导体激光元件变成高温，则产生激光输出降低这一性能劣化。为了半导体激光元件的性能的稳定化以及防止异常加热，半导体激光装置成为具有从半导体激光元件的两面释放热量的冷却功能的构造。使用图18，对专利文献1中所述的现有的半导体激光装置900进行说明。图18是现有的半导体激光装置900的立体图以及侧视图。如图18所示，现有的半导体激光装置900在散热片901的端部的上方设置辅助基座902、LD(LaserDiode，激光二极管)杆903。在散热片901的上方即未设置辅助基座902的区域，设置绝缘层904。在LD杆903的上方形成凸块905，在绝缘层904以及凸块905的上方设置引出电极906。进一步地，在LD杆903与引出电极906之间，填充材料907被填充到不存在凸块905的空间。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-86883号公报
技术实现思路
现有的半导体激光装置900在LD杆903与引出电极906之间，填充由Ag糊膏或者焊锡材料构成的填充材料907，使热传导性提高。但是，若由Ag糊膏或焊锡材料填充LD杆903与引出电极906之间，则由于LD杆903与引出电极906的热膨胀率的差异，可能在引出电极906与填充材料907的界面、填充材料907的内部产生龟裂。若产生这样的龟裂，则热传导性降低，并且LD杆903与引出电极906之间的电连接降低(即，电阻增加)，导致半导体激光装置的性能降低或故障。为了解决上述问题，本公开所涉及的半导体装置具有：第1电极块、辅助基座(submount)、绝缘层、半导体元件、凸块和第2电极块。第1电极块具有导电性。辅助基座被设置于第1电极块的上表面的第1区域，电连接于第1电极块，具有导电性。绝缘层被设置于第1电极块的上表面且与第1区域不同的第2区域。半导体元件被设置于辅助基座之上，具有电连接于辅助基座的第1电极。凸块被设置于与半导体元件的第1电极相反的一侧的第2电极的上表面，电连接于第2电极，具有导电性。第2电极块被设置于凸块以及绝缘层之上，具有导电性。此外，第2电极块的下表面在第3区域，经由具有导电性的金属层而电连接于凸块。此外，第2电极块的下表面在第4区域，被搭载于绝缘层。此外，在金属层与凸块之间，设置具有导电性的金属片。如以上那样，本公开通过在凸块与第2电极块之间设置金属层以及金属片，能够缓和因半导体元件与第2电极块的热膨胀率的差异而引起的应力，并且稳定地确保半导体元件与第2电极块的电连接。附图说明图1是表示实施方式1中的半导体激光装置1的示意结构的剖视图。图2是表示实施方式1中的半导体激光装置1的制造方法的立体图。图3是表示实施方式1中的半导体激光装置1的制造方法的立体图。图4是表示实施方式1中的半导体激光装置1的制造方法的立体图。图5是表示实施方式1中的半导体激光装置1的制造方法的立体图。图6是表示实施方式1中的半导体激光装置1的制造方法的立体图。图7是表示实施方式1中的半导体激光装置1的制造方法的立体图。图8是表示实施方式2中的功率半导体装置2的示意结构的剖视图。图9是表示实施方式2中的功率半导体装置2的制造方法的立体图。图10是表示实施方式2中的功率半导体装置2的制造方法的立体图。图11是表示实施方式2中的功率半导体装置2的制造方法的立体图。图12是表示实施方式2中的功率半导体装置2的制造方法的立体图。图13是表示实施方式2中的功率半导体装置2的制造方法的立体图。图14是表示实施方式2中的功率半导体装置2的制造方法的立体图。图15是表示实施方式3中的半导体激光装置3的示意结构的剖视图。图16是表示实施方式3中的半导体激光装置3的示意结构的立体图。图17是表示实施方式4中的功率半导体装置4的示意结构的剖视图。图18是表示现有的半导体激光装置900的示意结构(立体图以及侧视图)的图。具体实施方式(实施方式1)以下，使用图1～图7来对本公开的实施方式1进行说明。图1是表示本实施方式中的半导体激光装置1的示意结构的剖视图。图2～图7是表示本实施方式中的半导体激光装置1的制造方法的立体图。如图1所示，半导体激光装置1(半导体装置)具有：电极块10(第1电极块)、辅助基座(mount)20、绝缘层30、半导体激光元件40(半导体元件)、凸块50和电极块60(第2电极块)。进一步地，在凸块50与电极块60之间，从凸块50的一侧起依次设置金属片70和金属层80。电极块10具有导电性，主要材料是铜(Cu)，是对铜块依次镀敷了镍(Ni)和金(Au)而成的。如图1所示，在电极块10的上表面的端部设置凹部11，在凹部11内的区域(第1区域)设置辅助基座20，在电极块10的除了凹部11以外的上表面的区域(第2区域)，设置绝缘层30。也就是说，绝缘层30“コ”字状地包围凹部11(参照图2～5)。此外，凹部11的上表面位于比凹部11以外的上表面低的位置。辅助基座20具有导电性，主要材料是铜钨合金(CuW)。如图1所示，辅助基座20被配置为在凹部11内的区域，电极块10的侧面与辅助基座20的侧面一致。辅助基座20与电极块10电连接，通过包含96.5％的锡(Sn)和3.5％的银(Ag)的焊锡材料(未图示)来与电极块10粘合。另外，辅助基座20的主要材料也可以是铜钼合金(CuMo)。绝缘层30具有绝缘性，主要材料是聚酰亚胺或陶瓷等。如图1所示，被设置在电极块10的除凹部11以外的上表面。另外，虽然在本实施方式中，将绝缘层30分为绝缘层31以及绝缘层32这2个而设置，但也可以设为一个。绝缘层31的主要材料是聚酰亚胺，绝缘层32的主要材料是氮化铝(AlN)。半导体激光元件40的下表面是正电极41(第1电极)，上表面是负电极42(第2电极)。半导体激光元件40若从正电极41向负电极42流过电流，则从发光面(图1的左侧)输出激光。如图1所示，半导体激光元件40被配置在辅助基座20上以使得半导体激光元件40的发光面与辅助基座20的侧面一致。半导体激光元件40的正电极41电连接于辅助基座20，通过包含80％的金和20％的锡的焊锡材料(未图示)来与辅助基座20粘合。凸块50具有导电性，主要材料是金。如图1所示，凸块50在半导体激光元件40的负电极42上被设置多个，并电连接于半导体激光元件40的负电极42。凸块50的高度为约80μm～约120μm。金属片70具有导电性，主要材料是金。金属片70是将约8μm～约12μm的厚度的金属箔重叠3～4张而成的，整体的厚度为约24μm～约48μm。另外，金属片70的张数和整体的厚度并不局限于此。金属片70被设置在凸块50的上方以使得凸块50的上端陷入，并电连接于凸块50。此外，虽然凸块50的前端被设置为陷入到金属片70，但优选凸块50的前端不与金属片70化学粘合(接合)地，陷入到金属片70并物理接触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，具备：第1电极块，具有导电性；辅助基座，被设置于所述第1电极块的上表面的第1区域，电连接于所述第1电极块，具有导电性；绝缘层，被设置于所述第1电极块的上表面且与所述第1区域不同的第2区域；半导体元件，被设置于所述辅助基座之上，具有电连接于所述辅助基座的第1电极；凸块，被设置于所述半导体元件的与所述第1电极相反的一侧的第2电极的上表面，电连接于所述第2电极，具有导电性；和第2电极块，被设置于所述凸块以及所述绝缘层之上，具有导电性，所述第2电极块的下表面在第3区域，经由具有导电性的金属层来电连接于所述凸块，所述第2电极块的下表面在第4区域，被搭载于所述绝缘层，在所述金属层与所述凸块之间，设置具有导电性的金属片。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.26 US 62/096,9971.一种半导体装置，具备：第1电极块，具有导电性；辅助基座，被设置于所述第1电极块的上表面的第1区域，电连接于所述第1电极块，具有导电性；绝缘层，被设置于所述第1电极块的上表面且与所述第1区域不同的第2区域；半导体元件，被设置于所述辅助基座之上，具有电连接于所述辅助基座的第1电极；凸块，被设置于所述半导体元件的与所述第1电极相反的一侧的第2电极的上表面，电连接于所述第2电极，具有导电性；和第2电极块，被设置于所述凸块以及所述绝缘层之上，具有导电性，所述第2电极块的下表面在第3区域，经由具有导电性的金属层来电连接于所述凸块，所述第2电极块的下表面在第4区域，被搭载于所述绝缘层，在所述金属层与所述凸块之间，设置具有导电性的金属片。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述金属层与所述第3区域接合。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述金属层在所述第3区域镀敷生长。4.根据权利要求1～3的任意一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：上田直人，大森弘治，吉田隆幸，本藤拓磨，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP