半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及半导体装置的制造方法，是将导体与半导体元件接合的简便的制造方法。本说明书所公开的制造方法具备组装工序(步骤S2)、加热熔融工序(步骤S4)以及冷却工序(步骤S6)。在组装工序中，使半导体元件的电极与导体之间夹着会因热而熔融的接合材料。在加热熔融工序中，向半导体元件流动电流，使半导体元件发热而使接合材料熔融。在冷却工序中，停止电流，使接合材料冷却，使接合材料固化。通过加热熔融工序与冷却工序来使半导体元件与导体接合。该制造方法利用半导体元件的基于内部电阻的自身发热而将半导体元件与导体接合。该制造方法在制造装置中不需要对接合材料进行加热的发热体，能够将半导体元件与导体简单地接合。

Manufacturing Method of Semiconductor Device

The invention relates to a manufacturing method of a semiconductor device, which is a simple manufacturing method for connecting a conductor with a semiconductor element. The manufacturing methods disclosed in this specification include assembly process (2), heating and melting process (4) and cooling process (6). In the assembly process, a bonding material that will melt due to heat is clamped between the electrodes and conductors of semiconductor elements. In the heating and melting process, the flow of current to the semiconductor element causes the semiconductor element to heat and causes the bonding material to melt. In the cooling process, stop the current to cool the bonding material and solidify the bonding material. Semiconductor elements and conductors are joined by heating, melting and cooling processes. The manufacturing method uses the self-heating of the semiconductor element based on the internal resistance to connect the semiconductor element with the conductor. The manufacturing method does not need a heater heated by the bonding material in the manufacturing device, and can simply bond the semiconductor element with the conductor.

【技术实现步骤摘要】
半导体装置的制造方法
本说明书所公开的技术涉及半导体装置的制造方法。
技术介绍
作为将导体与半导体元件的电极接合的方法，公知有如下的方法。在半导体元件的电极与导体之间夹着会因热而熔融的接合材料。使因流过电流而发热的发热体与半导体元件、接合材料以及导体的层叠体接触。对发热体进行通电，利用发热了的发热体对接合材料进行加热而使其熔化。停止通电，利用冷却了的接合材料将半导体元件与导体接合。在专利文献1、2中公开了这样的制造方法。专利文献1：日本特开平05－251504号公报专利文献2：日本特开昭59－201084号公报
技术实现思路
本说明书涉及半导体装置的制造方法，公开了比上述专利文献1、2所公开的方法更加简便的制造方法。本说明书所公开的制造方法具备组装工序、加热熔融工序、以及冷却工序。在组装工序中，使半导体元件的电极与导体之间夹着会因热而熔融的接合材料。在加热熔融工序中，向半导体元件流动电流，使半导体元件发热而使接合材料熔融。在冷却工序中，停止电流，使接合材料冷却。接合材料冷却而固化。经过加热熔融工序和冷却工序来使半导体元件与导体接合。该制造方法利用半导体元件的基于内部电阻的自身发热来使半导体元件与导体接合。对于该制造方法而言，作为制造装置，不需要对接合材料进行加热的发热体，能够将半导体元件与导体简单地接合。若半导体元件的温度变得过高，则存在半导体元件受到损伤的担忧。可以代替将温度传感器安装于半导体元件来进行温度管理而确定半导体元件的内部电阻和温度的关系，并基于该关系进行半导体元件的温度管理。能够不使用温度传感器地在加热熔融工序中对半导体元件的温度进行管理。作为适用于本说明书所公开的制造方法的半导体元件的一个例子，有晶体管。通过向晶体管的栅极施加半导通电压，并且使电流在晶体管的第1电极(集电极或者漏极)与第2电极(发射极或者源极)之间流动，能够使晶体管发热。其中，半导通电压是在第1电极与第2电极之间开始流动电流的电压(阈值电压)和第1电极与第2电极之间完全导通的电压(完全导通电压)之间的电压。通过施加半导通电压，使得晶体管成为高电阻状态，若使电流在第1电极与第2电极之间流动，则晶体管容易发热。另外，若接合材料熔融，则接合材料与导体(或者半导体元件)之间的电阻急剧变低。在加热熔融工序中，在接合材料熔融之前接合材料与导体(或者半导体元件)之间的电阻很高，若熔融则电阻急剧变小。因此，接合材料发生了熔融的时刻能够被确定为以恒定的电压向半导体元件持续流动的电流产生了变化的时刻。在本说明书所公开的制造方法中，可以向半导体元件施加规定的恒定电压，并在半导体元件流动的电流产生了变化的时刻停止电压施加。根据本制造方法，能够在接合材料熔融了的时刻使电流停止。本说明书所公开的技术的更详细的改进通过以下的“具体实施方式”来进行说明。附图说明图1是对实施例的制造方法进行说明的图。图2是在图1中增加了半导体元件的电路的图。图3是实施例的制造方法的流程图。图4是对第1变形例的制造方法进行说明的图。图5是对第2变形例的制造方法进行说明的图。图6是表示二极管的电阻与温度的关系的一个例子的图表。图7是表示晶体管的电阻与温度的关系的一个例子的图表。图8是在加热熔融工序中流过半导体元件的电流的时间变化的一个例子。附图标记的说明2...半导体元件；3、4...金属板；5、5a、5b...焊料(solder)；8...晶体管；8c...集电极(collectorelectrode)；8e...发射极(emitterelectrode)；8g...栅电极；9...二极管；10...半导体装置；20、120、220...制造装置；21...稳定电源；22a、22b...加热用电极；23...温度传感器；24...栅极驱动装置；26...电流传感器；27...电压传感器；29...控制器。具体实施方式参照附图，对实施例的制造方法进行说明。图1是对实施例的制造方法进行说明的图，并且是示意地描绘了完成前的半导体装置10和制造装置20的图。半导体装置10是在平板型的半导体元件2的两面通过焊料5接合有金属板3、4的器件。其中，图1是金属板3、4接合前的图。图2是在图1中增加了半导体元件2的电路的图。在图1、图2中，为了帮助理解而将焊料5涂灰。如图2所示，半导体元件2是晶体管8与二极管9以反向并联的方式连接而成的RC－IGBT(反向导通IGBT)。其中，晶体管8是IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极晶体管)。在半导体元件2的一个面2a露出晶体管8的发射极8e，在另一个面2b露出集电极8c。在半导体元件2的内部，在发射极8e连接有二极管9的阳极，在集电极8c连接有二极管9的阴极。图3中示出半导体装置10的制造方法的流程图。参照图1与图2，并按照图3的流程图对制造方法进行说明。(组装工序)使露出于半导体元件2的一个面2a的发射极8e和金属板3之间夹着焊料5a，使露出于另一个面2b的集电极8c和金属板4之间夹着焊料5b，使半导体元件2与金属板3、4和焊料5a、5b重叠(步骤S2)。如众所周知那样，焊料5a、5b是因热熔融并且若在熔融后冷却则将所接触的物体彼此接合的接合材料。(加热熔融工序)制造装置20具备稳定电源21、加热用电极22a、22b、温度传感器23以及控制器29。将加热用电极22a(正极)安装于金属板3，且将加热用电极22b(负极)安装于金属板4(步骤S3)。将温度传感器23安装于金属板4。控制器29启动稳定电源21，使电流经由加热用电极22a、22b和金属板3、4向半导体元件2(二极管9)流动(步骤S4)。图1、图2中的粗箭头线表示电流的流动。若电流在二极管9流动，则二极管9因内部电阻而发热。在控制器29连接有温度传感器23的信号线(图中的虚线)。控制器29基于温度传感器23的计量温度来控制稳定电源21，调整向半导体元件2(二极管9)流动的电流，以使半导体元件2不超过耐热温度。即，控制器29将半导体元件2的温度保持为规定范围(步骤S5)。规定范围是不给二极管9带来损伤、且使焊料5a、5b熔融的温度范围。如果在温度被保持于规定范围的状态下经过规定时间，则焊料5a、5b熔融。利用熔融的焊料5a使夹着焊料5a的发射极8e侧的面2a与金属板3接合。利用熔融的焊料5b使夹着焊料5b的集电极8c侧的面2b与金属板4接合。(冷却工序)在焊料5a、5b熔融之后，控制器29使稳定电源21停止，从而停止电流(步骤S6)。若停止电流则焊料5a、5b冷却。若熔融的焊料5a、5b冷却，则焊料5a、5b固化，从而半导体元件2与金属板3、4完全接合。经过加热熔融工序和冷却工序，使得半导体元件2与金属板3、4接合。最后，将加热用电极22a、22b从半导体装置10取下。这样，完成了在半导体元件2的一个面2a(发射极8e)接合有金属板3并在另一个面2b(集电极8c)接合有金属板4的半导体装置10。此外，在图3的流程图的处理之后，半导体装置10被放入到用于形成树脂封装体的成型模，在金属板3、4之间形成树脂制的封装体，使得半导体元件2被密封。完成金属板3、4的一个面(与朝向半导体元件2的面相反侧的面)从树脂封装体露出的半导体模块(半导体装置)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的制造方法，其中，具备：组装工序，使半导体元件的电极与导体之间夹着会因热而熔融的接合材料；加热熔融工序，向所述半导体元件流动电流，使所述半导体元件发热而使所述接合材料熔融；以及冷却工序，停止所述电流，使所述接合材料冷却而固化。

【技术特征摘要】
2017.11.17 JP 2017-2215481.一种半导体装置的制造方法，其中，具备：组装工序，使半导体元件的电极与导体之间夹着会因热而熔融的接合材料；加热熔融工序，向所述半导体元件流动电流，使所述半导体元件发热而使所述接合材料熔融；以及冷却工序，停止所述电流，使所述接合材料冷却而固化。2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，确定所述半导体元件的内部电阻与所述半导体元件的温度的关...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹本悟，芹泽和实，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP