半导体装置制造方法及图纸

得到一种能够防止特性变动、提高可靠性的半导体装置。在绝缘衬底(1)之上形成有由纯铝或者铝合金材料构成的铝图案(2)。在铝图案(2)的表面形成有镀层(3a、3b)。在镀层(3a、3b)之上接合有半导体元件(4a、4b)。镀层(3a、3b)的厚度大于或等于10μm。由此，半导体元件(4a、4b)难以受到由于热应力而变形的铝图案(2)的影响。因此，能够防止半导体元件(4a、4b)的由变形引起的特性变动，提高相对于半导体元件(4a、4b)的破坏而言的可靠性(功率循环)。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
本专利技术涉及一种半导体装置，该半导体装置构成为，在绝缘衬底之上的铝图案的表面形成有镀层，在镀层之上接合有半导体元件。
技术介绍
在以电动机为动力的汽车或电车中，作为对电动机进行控制的逆变器或者再生转换器而使用半导体装置。在这样的半导体装置中，在绝缘衬底之上的铝图案的表面形成有镀层，在镀层之上接合有半导体元件。在现有的半导体装置中，镀层为接合所需的最低限度的3～5μm左右，从热阻等的关系考虑，优选镀层厚度薄(例如，参照专利文献1)。专利文献1：日本特开平7-122678号公报如果半导体元件进行动作后发热而发生温度波动，则由于铝图案与绝缘衬底的线膨胀系数差大，因此产生热应力。因此，容易塑性变形的铝图案由于热应力而变形。如果是现有这样的3～5μm左右的镀层厚度，则该变形的影响会通过镀层及焊料而向半导体元件传递，半导体元件也变形。由此，发生半导体元件的特性变动，有时也导致半导体元件被破坏。由于半导体元件越薄，则元件所承受的应力越增加，因此特别需要采取对策。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决上述的课题而提出的，其目的在于得到一种能够防止特性变动、提高可靠性的半导体装置。本专利技术涉及的半导体装置的特征在于，具有：绝缘衬底；铝图案，其形成于所述绝缘衬底之上，由纯铝或者铝合金材料构成；镀层，其形成于所述铝图案的表面；以及半导体元件，其接合于所述镀层之上，所述镀层的厚度大于或等于10μm。专利技术的效果在本专利技术中，将镀层的厚度设为大于或等于10μm。由此，半导体元件难以受到由于热应力而变形的铝图案的影响。因此，能够防止半导体元件的由变形引起的特性变动，提高相对于半导体元件的破坏而言的可靠性(功率循环)。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置的剖视图。图2是表示对镀层的硬度进行测定而得出的结果的图。图3是表示现有的镀层厚度的铝图案的塑性变形应变的图。图4是表示镀层厚度10μm的铝图案的塑性变形应变的图。图5是表示与功率循环数相对的累积缺陷率的图。图6是表示本专利技术的实施方式2涉及的半导体装置的剖视图。图7是表示本专利技术的实施方式3涉及的半导体装置的剖视图。图8是表示本专利技术的实施方式4涉及的半导体装置的剖视图。图9是表示本专利技术的实施方式4涉及的半导体装置的变形例的剖视图。图10是表示本专利技术的实施方式4涉及的半导体装置的变形例的剖视图。图11是表示本专利技术的实施方式5涉及的半导体装置的剖视图。图12是将本专利技术的实施方式5涉及的半导体装置的一部分放大后的俯视图。图13是将本专利技术的实施方式5涉及的半导体装置的一部分放大后的俯视图。图14是表示本专利技术的实施方式5涉及的半导体装置的变形例的剖视图。图15是表示本专利技术的实施方式5涉及的半导体装置的变形例的剖视图。图16是表示本专利技术的实施方式5涉及的半导体装置的变形例的剖视图。图17是表示本专利技术的实施方式5涉及的半导体装置的变形例的剖视图。标号的说明1绝缘衬底，2铝图案，3a、3b镀层，4a、4b半导体元件，5焊料，10a10b下层膜，11a、11b上层膜，12槽具体实施方式参照附图，对本专利技术的实施方式涉及的半导体装置进行说明。对相同或对应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复的说明。实施方式1.图1是表示本专利技术的实施方式1涉及的半导体装置的剖视图。在绝缘衬底1之上形成有由纯铝或者铝合金材料构成的铝图案2。在铝图案2的表面形成有镀层3a、3b。镀层3a、3b彼此横向排列地配置。镀层3a、3b为镍镀层，其厚度大于或等于10μm。在镀层3a、3b之上利用焊料5而分别接合有半导体元件4a、4b。在半导体元件4a、4b的上表面利用焊料7而接合有电极6。焊料5与焊料7既可以为相同组成，也可以为不同组成。电极8与铝图案2接合。它们整体由树脂等封装材料9所封装。图2是表示对镀层的硬度进行测定而得出的结果的图。在表1也示出测定结果。压痕深度为装置激光检测器的数值。[表1]样品试验载荷对角线长度(μm)压痕深度(μm)硬度(HV)规格150g40758.2规格250g397.560.0规格350g36.56.767.3规格450g254155.6在将镀层厚度设为10μm的情况下，与镀层厚度5μm的情况相比并未在与铝图案之间的密接度发现优势，均为镀层部分的断裂模式。另外，镀层表面的维氏硬度依赖于镍的物理性能，不受厚度的影响，因此即使将镀层厚度设为10μm，也未发现优势。另一方面，通过将镀层厚度设为10μm，从而连同铝图案也包含在内的表观上的维氏硬度成为大致2.5倍。因此，认为通过使镀层变厚，从而抑制镀层的变形和铝图案的变形。图3是表示现有的镀层厚度的铝图案的塑性变形应变的图。图4是表示镀层厚度10μm的铝图案的塑性变形应变的图。均为对功率循环5cyc后进行模拟而得出的解析结果。通过将镀层厚度设为10μm，从而能够抑制铝图案的塑性变形，并且使最大点从半导体元件的中央部移动至外侧。另外，还抑制镀层自身的塑性变形，抑制铝图案变形向半导体元件的传递。图5是表示与功率循环数相对的累积缺陷率的图。可知在镀层厚度10μm的情况下，与镀层厚度4μm的情况相比功率循环寿命提高。如以上说明所述，在本实施方式中，将镀层3a、3b的厚度设为大于或等于10μm。由此，半导体元件4a、4b难以受到由于热应力而变形的铝图案2的影响。因此，能够防止半导体元件4a、4b的由变形引起的特性变动，提高相对于半导体元件4a、4b的破坏而言的可靠性(功率循环寿命)。另外，优选在铝图案2的表面通过喷丸加工(shotpeening)等整面地或者局部地实施加工硬化。由此，通过抑制铝图案2自身的变形，能够使镀层3a、3b的效果放大。实施方式2.图6是表示本专利技术的实施方式2涉及的半导体装置的剖视图。在本实施方式中，镀层3a为具有下层膜10a和在下层膜10a之上形成的上层膜11a的多层膜。同样地，镀层3b为具有下层膜10b和在下层膜10b之上形成的上层膜11b的多层膜。下层膜10a、10b为刚性比上层膜11a、11b高且不容易变形的镍等。上层膜11a、11b为针对焊料5的浸润性比下层膜10a、10b高的金等。由此，保持强度而提高可靠性，并且，焊料5的浸润性提高，空隙等也得以减少，从而也能够提高组装性。实施方式3.图7是表示本专利技术的实施方式3涉及的半导体装置的剖视图。在本实施方式中，半导体元件4a比半导体元件4b薄。因此，使镀层3a比镀层3b厚。由此，在搭载IGBT、二极管等厚度不同的半导体元件4a、4b的情况下，能够使半导体元件4a、4b的上表面的高度一致，而无需调整焊料5的厚度。因此，电极向半导体元件4a、4b之上的接合等变得容易，组装性提高。另外，由于能够统一焊料5的厚度，因此能够防止误搭载，通过以相同规格进行购入，从而降低单价。实施方式4.图8是表示本专利技术的实施方式4涉及的半导体装置的剖视图。在本实施方式中，镀层3a、3b的厚度在半导体元件4a、4b的正下方改变。由此，能够使变形大的半导体元件4a、4b的中央部正下方的镀层3a、3b变厚，抑制半导体元件4a、4b的变形。另外，由于能够使该部位的焊料5的厚度变薄，因此热阻降低。图9及图10是表示本专利技术的实施方式4涉及的半导体装置的变形例的剖视图。既可以如图9那样使半导体元件4a、4b的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，其特征在于，具有：绝缘衬底；铝图案，其形成于所述绝缘衬底之上，由纯铝或者铝合金材料构成；镀层，其形成于所述铝图案的表面；以及半导体元件，其接合于所述镀层之上，所述镀层的厚度大于或等于10μm。

【技术特征摘要】
2015.10.09 JP 2015-2013811.一种半导体装置，其特征在于，具有：绝缘衬底；铝图案，其形成于所述绝缘衬底之上，由纯铝或者铝合金材料构成；镀层，其形成于所述铝图案的表面；以及半导体元件，其接合于所述镀层之上，所述镀层的厚度大于或等于10μm。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还具有将所述半导体元件与所述镀层进行接合的焊料，所述镀层具有下层膜和在所述下层膜之上形成的上层膜，所述下层膜的刚性比所述上层膜高，所述上层膜针对所述焊料的浸润性比所述下层膜高。3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，所述镀层...

【专利技术属性】
技术研发人员：村田大辅，井本裕儿，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP