半导体装置、功率模块及其制造方法制造方法及图纸

半导体装置具备半导体芯片(12)、和以覆盖半导体芯片(12)上的源极焊盘电极(14)的方式形成的银烧成盖(22)。半导体芯片(12)配置于第一基板电极(10B)上，通过超声波在银烧成盖(22)上接合铜线(18)的一端。本发明专利技术提供一种能够使功率循环耐受容量提高的半导体装置、功率模块及其制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置、功率模块及其制造方法
本实施方式涉及一种半导体装置、功率模块及其制造方法。
技术介绍
在现有技术(铝线)中，随着功率模块的结温Tj的上升，对功率循环耐受容量的要求更加严格。因此近来出现了为延长寿命使用铜线而非铝线的情况。也有取代线材而使用导体件、电极柱等上部配线的情况。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2009－4544号公报专利文献2:日本特开2000－100849号公报专利文献3:日本特开2016－4796号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，在将铜线接合到半导体芯片上的情况下，与铝线相比超声波的功率非常大而会导致器件受损。另外，在使用导体件、电极柱等上部配线的情况下，使用无铅类的焊料作为其接合材料。但是在使用无铅类的焊料时，就碳化硅(SiC)等具备200℃以上的耐热性的器件而言，由于熔点接近结温Tj＝200℃且ΔTj功率循环增大，因此会导致功率循环耐受容量(功率循环寿命)减小。本实施方式提供一种能够使功率循环耐受容量提高的半导体装置、功率模块及其制造方法。用于解决课题的方案根据本实施方式的一方案，提供一种半导体装置，其具备半导体芯片、和以覆盖所述半导体芯片上的电极的方式形成的高耐热性的烧成膜。根据本实施方式的另一方案，提供一种半导体装置的制造方法，其具有形成半导体芯片的工序、和以覆盖所述半导体芯片上的电极的方式形成高耐热性的烧成膜的工序。专利技术效果根据本实施方式，能提供能够使功率循环耐受容量提高的半导体装置、功率模块及其制造方法。附图说明图1是比较例1的半导体装置的示意性的鸟瞰图。图2是第一实施方式的半导体装置的示意性的鸟瞰图，(a)是铜线接合前的状态，(b)是铜线接合后的状态。图3是表示第一实施方式的半导体装置的仿真模型的示意性的剖视结构图。图4是表示图3所示的仿真模型的效果的曲线图表。图5是比较例2的半导体装置的示意性的鸟瞰图。图6是第二实施方式的半导体装置的示意性的鸟瞰图。图7是表示第二实施方式的半导体装置的仿真模型1(盖结构)的示意性的剖视结构图。图8是表示比较例2的半导体装置的仿真模型2(焊料结构)的示意性的剖视结构图。图9是表示仿真模型1与仿真模型2的比较结果的曲线图表。图10是表示ΔTj功率循环与功率循环寿命的关系的曲线图表。图11是表示线材发生了龟裂的状态的图。图12是表示应变量随着时间的经过而饱和的曲线图表。图13是表示第一或第二实施方式的半导体装置的制造方法的图，(a)是表示半导体芯片的图，(b)是表示掩模印刷工序的图，(c)是表示干燥工序的图，(d)表示烧成工序的图。图14是利用图13所示的制造方法所制造的银烧成盖的照片。图15是采用了第二实施方式的半导体装置的模块的结构图(照片)，(a)是鸟瞰图，(b)是俯视图。图16是图15所示模块的成型后的结构图(照片)。图17是将图15所示模块局部放大的照片。图18是将图15所示模块局部放大的照片。图19是表示图15所示模块的整体的照片。图20是将图15所示模块局部放大的照片。图21是采用了第一实施方式的半导体装置的模块的示意性的结构图。图22是第一或第二实施方式的半导体装置的ΔTj功率循环测试中的电流与温度的变化的示意图。图23是第一或第二实施方式的半导体装置的热循环测试中的温度曲线例。图24表示第一或第二实施方式的半导体装置，(a)为一对一模块(1in1Module)的SiCMISFET的示意性的电路表达图，(b)为一对一模块的IGBT的示意性的电路表达图。图25表示第一或第二实施方式的半导体装置，是一对一模块的SiCMISFET的详细电路表达图。图26表示第一或第二实施方式的半导体装置，(a)为二对一模块的SiCMISFET的示意性的电路表达图，(b)为二对一模块的绝缘栅双极型晶体管(IGBT：InsulatedGateBipolarTransistor)的示意性的电路表达图。图27是应用于第一或第二实施方式的半导体装置的半导体器件的例子，(a)为SiCMISFET的示意性的剖视结构图，(b)为IGBT的示意性的剖视结构图。图28是应用于第一或第二实施方式的半导体装置的半导体器件的例子，是包含源极焊盘电极SP、栅极焊盘电极GP的SiCMISFET的示意性的剖视结构图。图29是应用于第一或第二实施方式的半导体装置的半导体器件的例子，是包含发射极焊盘电极EP、栅极焊盘电极GP的IGBT的示意性的剖视结构图。图30是能够应用于第一或第二实施方式的半导体装置的半导体器件的例子，是SiCDI(DoubleImplanted：双注入)MISFET的示意性的剖视结构图。图31是能够应用于第一或第二实施方式的半导体装置的半导体器件的例子，是SiC沟槽(T：Trench)MISFET的示意性的剖视结构图。图32表示采用第一或第二实施方式的半导体装置构成的三相交流逆变器的示意性的电路结构，(a)是作为半导体器件采用SiCMISFET并在电源端子PL、接地端子NL间连接有缓冲电容器的电路结构例，(b)是作为半导体器件采用IGBT并在电源端子PL、接地端子NL间连接有缓冲电容器的电路结构例。图33是利用作为半导体器件采用了SiCMISFET的第一或第二实施方式的半导体装置构成的三相交流逆变器的示意性的电路结构图。图34是利用作为半导体器件采用了IGBT的第一或第二实施方式的半导体装置构成的三相交流逆变器的示意性的电路结构图。具体实施方式接下来，参照附图对实施方式进行说明。在以下附图的记载中，对相同或类似的部分标记相同或类似的符号。但是应注意：附图为示意性的，厚度与平面尺寸的关系、各层的厚度比率等不同于实际情况。因此，具体的厚度、尺寸应参考以下的说明来进行判断。另外，各图相互间当然也包含彼此的尺寸关系、比率不同的部分。另外，以下所示的实施方式用于例示使技术思想具体化的装置、方法，构成部件的材质、形状、结构、配置等并不特定于下述内容。该实施方式能够基于权利要求书进行各种变更。[比较例1]如上所述，随着功率模块的结温Tj的上升，对于铝线的功率循环耐受容量提出了更高的要求。因此，如图1所示，在比较例1的半导体装置中，使用了铜线18将第一基板电极10B与第二基板电极20B连接。具体而言，是在第一基板电极10B上配置半导体芯片12，并向半导体芯片12上的源极焊盘电极14的预定位置18B施加超声波来接合铜线18。符号16表示栅极焊盘电极。但是，若采用比较例1的半导体装置，则在接合铜线18时需要非常大的超声波功率，会导致器件受损。或者是需要制作用于防止破坏的焊盘结构，会导致器件结构变得复杂。[第一实施方式](半导体装置)图2是第一实施方式的半导体装置的示意性的鸟瞰图。如图2(a)所示，第一实施方式的半导体装置具备半导体芯片12、和以覆盖半导体芯片12上的源极焊盘电极14的方式形成的高耐热性的烧成膜22。例如，高耐热性的烧成膜22可以是银烧成膜，也可以是铜烧成膜。以下将银烧成膜称为“银烧成盖22”，将铜烧成膜称为“铜烧成盖22”。如图2(b)所示，将半导体芯片12配置在第一基板电极10B上，利用超声波在银烧成盖22上接合铜线18的一端。并利用超声波使铜线18的另一端接合于第二基板电极20B。此外，也可以取代铜线18而采用铝线、包覆线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，具备：半导体芯片，其在表面侧和背面侧形成有电极；以及高耐热性的烧成膜，其形成为覆盖所述半导体芯片的表面侧的至少一部分的电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.19 JP 2016-0836341.一种半导体装置，其特征在于，具备：半导体芯片，其在表面侧和背面侧形成有电极；以及高耐热性的烧成膜，其形成为覆盖所述半导体芯片的表面侧的至少一部分的电极。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体芯片配置于第一基板电极上，在所述高耐热性的烧成膜上接合有引线的一端。3.根据权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，所述引线包括铜线、铝线或包覆线，所述引线的一端进行了超声波接合。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体芯片配置于第一基板电极上，将焊料作为接合材料而在所述高耐热性的烧成膜上接合平板状的上部配线的一端。5.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述高耐热性的烧成膜是银烧成膜。6.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述高耐热性的烧成膜是铜烧成膜。7.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体装置，其特征在于，在所述电极与所述烧成膜之间具备金薄膜、银薄膜或钯膜的任一电极表面薄膜。8.根据权利要求1～7中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述烧成膜的厚度处于10μm～100μm的范围。9.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体芯片包括MISFET，所述半导体芯片上的电极包括源极焊盘电极。10.一种功率模块，其特征在于，具备多个权利要求1～9中任一项所述的半导体装置。11.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体芯片具备宽隙型半导体。12.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述半导体芯片具备100℃以上的ΔTj功率循环。13.一种半导体装置，其特征在于，具备：绝缘性的基板；形成在所述基板上的第一基板电极至第三基板电极；半导体芯片，其配置于所述第一基板电极上且在表面侧和背面侧形成有电极；高耐热性的烧成膜，其形成为覆盖所述半导体芯片的表面侧的至少一部分的电极；第一上部配线，其对所述烧成膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：大塚拓一，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP