半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体装置，实现半导体装置的高品质化。功率模块具备：陶瓷基板(3)，其具备主面(3d)和背面(3e)，且在主面(3d)设有多个金属配线(3a)；半导体芯片，其搭载于多个金属配线(3a)中的任一个金属配线(3a)上；以及树脂部(11)，其配置在多个金属配线(3a)的每一个的周围。而且，金属配线(3a)的侧面(3f)具备：形成有镀膜(3ga)的第一区域(3g)；位于比第一区域(3g)靠上方且作为非镀层区域的第二区域(3h)；以及位于第一区域(3g)与第二区域(3h)之间，且形成有金属粒子(10)的第三区域(3i)，树脂部(11)与金属粒子(10)、镀膜(3ga)以及陶瓷基板(3)的主面(3d)接合。

Semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
本专利技术涉及半导体装置，特别涉及在逆变器中使用的功率类半导体装置。
技术介绍
功率类半导体装置(功率模块)多为通过焊锡等将半导体元件(以下，也称为半导体芯片或简称为芯片)和绝缘基板、或者将绝缘基板和散热用金属板接合而成的构造。目前为止，作为要求高耐热性的半导体装置、特别是在汽车、建筑、铁道、信息设备领域等使用的半导体装置的连接部件，一直在使用带铅(Pb)焊锡，但是，为了降低对环境的影响，使用了无铅的连接部件的设备也被广泛使用。近年来，正在推进能够进行高温工作且能够实现设备的小型轻量化的SiC、GaN等宽禁带半导体的研发。此外，一般，Si(硅)半导体元件的工作温度的上限为150～175℃，与之相对，SiC半导体元件能够在175℃以上使用。但是，若使用温度变成高温，则对于在半导体装置(功率模块)中使用的各种部件也要求175℃以上的耐热性。另外，为了降低成本，也提高了高效率且稳定的接合工艺的要求。特别地，相比Si元件，SiC功率模块中的元件的成本高，因此要求稳健性高的工艺以及用于实现该工艺的装配构造。此外，专利文献1(日本特开2005-116602号公报)公开了一种构造，其用于功率模块等，且提高使用电压为高电压的电路基板的放电特性。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-116602号公报非专利文献非专利文献1：J.Chem.Software，Vol.3，No.2，p.91-96(1996)
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在绝缘耐压规格为10kVmrs以上的高绝缘功率模块中，由于高电压，电场集中在绝缘基板的金属配线的端部，从而容易发生局部放电。因此，需要在配线的沿面涂覆绝缘破坏强度高的树脂来抑制局部放电。但是，若树脂涂覆上爬至金属配线的上表面，则在接下来的工序中无法接合端子，因此防止“树脂的上爬”成为重要的问题。在上述专利文献1(日本特开2005-116602号公报)中，作为局部放电的对策，则如下所述。其公开了，经由接合层接合绝缘基板和金属配线，从金属配线的端部开始，将绝缘基板的表面的整个面或者一部分用涂覆材料覆盖，涂覆材料的相对介电常数为3.0～10.0。而且，将上述接合层从金属配线开始的突出长度设为20～100μm，配线图案的顶部没有悬伸，且配线图案的顶部的边缘部的R尺寸为10～100μm，从而能够防止局部放电。但是，未进行用于防止上述的“树脂的上爬”的改进。本专利技术的目的在于提供能够实现半导体装置的高品质化及高效率的制造的技术。根据本说明书的记述及附图，本专利技术的上述以及其它目的和新的特征将变得清楚。用于解决课题的方案若简单地说明本申请公开的专利技术中的代表性的专利技术的概要，则如下。本专利技术的半导体装置具有：绝缘基板，其具备第一面和位于上述第一面的相反侧的第二面，且在上述第一面设有多个配线部；半导体芯片，其搭载于多个上述配线部中的任一个配线部上；以及树脂部，其配置在多个上述配线部的每一个的周围，多个上述配线部中的任一个配线部的侧面具备：形成有镀膜的第一区域；以及第二区域，其位于比上述第一区域远离上述绝缘基板的上述第一面的方向，且未形成上述镀膜，上述树脂部与上述镀膜及上述绝缘基板的上述第一面接合。专利技术效果若简单地说明根据本申请公开的专利技术中的代表性的专利技术得到的效果，则如下。能够实现半导体装置的高品质化及稳健性高的制造。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1的半导体装置(功率模块)的构造的一例的剖视图。图2是表示图1所示的配线部的侧面和树脂部的构造的一例的放大局部剖视图。图3是说明本专利技术的杨氏(Young)公式的润湿的示意图。图4是表示变形例的配线部的侧面和树脂部的构造的放大局部剖视图。图5是表示本专利技术的实施方式2的半导体装置(功率模块)的构造的一例的剖视图。图6是表示图5所示的配线部的侧面和树脂部的构造的一例的放大局部剖视图。图7是表示搭载有图1所示的半导体装置的铁道车辆的一例的局部侧视图。图8是表示在图7所示的铁道车辆所设置的逆变器的内部构造的一例的俯视图。图9是表示搭载有图1所示的半导体装置的汽车的一例的立体图。图10是表示比较例的半导体装置(功率模块)的构造的剖视图。图11是表示图10的比较例所示的配线部的构造的放大局部俯视图。图12是表示沿着图11的A-A线切断后的构造的放大局部剖视图。图中：1—半导体芯片，3—陶瓷基板(绝缘基板)，3a—金属配线(配线部)，3d—主面(第一面)，3e—背面(第二面)，3f—侧面，3g—第一区域，3ga—镀膜，3h—第二区域，3i—第三区域，4—底板(金属板)，10—金属粒子(金属凹凸部)，11—树脂部，12—多孔金属膜(金属凹凸部)，20—功率模块(半导体装置)。具体实施方式(实施方式1)(半导体装置的构造)图1是表示本专利技术的实施方式1的半导体装置(功率模块)的构造的一例的剖视图，图2是表示图1所示的配线部的侧面和树脂部的构造的一例的放大局部剖视图，图3是说明本专利技术的杨氏公式的润湿的示意图。本实施方式1的半导体装置例如为在铁道车辆、汽车的车身等搭载的半导体模块(功率模块)。因此，是具备多个功率类半导体芯片(半导体元件)1且需要采取树脂的上爬对策的半导体装置。此外，半导体芯片1为例如IGBT(绝缘栅双极型晶体管：InsulatedGateBipolarTransistor)、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管：MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor)、Diode(二极管)等，但不限于这些。使用图1所示的功率模块20进行说明。功率模块20具有：支撑半导体芯片1的陶瓷基板(绝缘基板)3；对在半导体芯片1的上表面所形成的电极1a和陶瓷基板3的金属配线(配线部)3a进行电连接的导电性的多个电线6；以及向外部引出的多个端子(引线)7。另外，搭载有多个半导体芯片1及多个端子7的陶瓷基板3具备主面(第一面)3d和位于主面3d的相反侧的背面(第二面)3e，在主面3d上设有多个金属配线(配线部)3a。然后，在多个金属配线3a中的任一个金属配线3a上经由焊锡(接合材料、焊锡合金)2而搭载有半导体芯片1，再在多个金属配线3a的每一个的周围配置树脂部11。此外，陶瓷基板3经由焊锡(接合材料、焊锡合金)5而搭载于底板(金属板)4。即，底板4经由焊锡5而支撑陶瓷基板3。而且，在陶瓷基板3的主面3d形成有多个金属配线3a，另一方面，在背面3e也形成有金属配线3c。也就是，陶瓷基板3由陶瓷3b和在其两侧的面上所设置的金属配线3a、3c构成，这些金属配线3a、3c为例如Cu、Al、或者Cu和Al的层叠型的复合材料。进一步地，在主面3d侧的金属配线3a的连接焊锡2的部分形成镀层9。另一方面，在背面3e的金属配线3c的表面也形成镀层13。此外，陶瓷基板3的主面3d是指陶瓷3b的上表面，另一方面，陶瓷基板3的背面3e指示陶瓷3b的下表面。然后，将端子7的一端与陶瓷基板3的主面3d的金属配线3a接合，再将另一端引出到壳体8的外部。底板4是Cu板等散热用金属板或者金属与陶瓷的复合材料，并且其表面被镀Ni膜4a覆盖。另外，多个电线6的每一个为例如Al线Cu线等。在此，对本申请专利技术者探讨的“树脂的上爬”进行说明。如图10～图12的比较探本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，具有：绝缘基板，其具备第一面和位于上述第一面的相反侧的第二面，且在上述第一面设有多个配线部；半导体芯片，其搭载于多个上述配线部中的任一个配线部上；以及树脂部，其配置在多个上述配线部的每一个的周围，多个上述配线部中的任一个配线部的侧面具备：形成有镀膜的第一区域；以及第二区域，其位于比上述第一区域远离上述绝缘基板的上述第一面的方向，且未形成上述镀膜，上述树脂部与上述镀膜及上述绝缘基板的上述第一面接合。

【技术特征摘要】
2016.09.26 JP 2016-1865371.一种半导体装置，其特征在于，具有：绝缘基板，其具备第一面和位于上述第一面的相反侧的第二面，且在上述第一面设有多个配线部；半导体芯片，其搭载于多个上述配线部中的任一个配线部上；以及树脂部，其配置在多个上述配线部的每一个的周围，多个上述配线部中的任一个配线部的侧面具备：形成有镀膜的第一区域；以及第二区域，其位于比上述第一区域远离上述绝缘基板的上述第一面的方向，且未形成上述镀膜，上述树脂部与上述镀膜及上述绝缘基板的上述第一面接合。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，上述侧面在上述第一区域与上述第二区域之间具备第三区域，该第三区域具有由金属制的凹凸构成的金属凹凸部，上述树脂部与上述金属凹凸部、上述镀膜、以及上述绝缘基板的上述第一面接合。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，上述第一区域的面积比上述第三区域大。4.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，上述金属凹凸部是由金属粒子形成的凹凸部。5.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，上述金属凹...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田靖，串间宇幸，大久保真司，宫崎高彰，
申请(专利权)人：株式会社日立功率半导体，
类型：发明
国别省市：日本,JP