半导体装置制造方法及图纸

本公开涉及半导体装置。提供一种能够抑制接合材料的周缘部的变形且能够高精度地检测半导体元件的温度的技术。半导体装置具备半导体元件、形成于所述半导体元件的表面的中央部的温度检测元件、以及经由接合材料接合于所述半导体元件的表面的导热体。所述接合材料具备位于所述温度检测元件之上的中央部和位于所述中央部的周缘的周缘部。所述导热体具备与所述接合材料的所述中央部接触的金属部和与所述接合材料的所述周缘部接触的石墨部。

Semiconductor Device

The present disclosure relates to semiconductor devices. The invention provides a technique capable of restraining the deformation of the peripheral part of the bonding material and detecting the temperature of the semiconductor element with high accuracy. The semiconductor device has a semiconductor element, a temperature detecting element formed at the central part of the surface of the semiconductor element, and a heat conducting body joined to the surface of the semiconductor element via a bonding material. The bonding material has a central part above the temperature detection element and a peripheral part around the periphery of the central part. The heat conducting body has a metal part in contact with the central part of the bonding material and a graphite part in contact with the peripheral part of the bonding material.

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
本说明书所公开的技术涉及半导体装置。
技术介绍
专利文献1所公开的半导体装置具备半导体元件和经由接合材料接合于半导体元件的表面的导热体。在该半导体装置工作时，在半导体元件产生热，该热经由接合材料而传导至导热体。现有技术文献专利文献1：国际公开第2011/142013号在专利文献1的半导体装置中，当在半导体元件产生的热经由接合材料传导至导热体时，接合材料的温度上升。由此，在接合材料产生变形。在接合材料产生的变形有在接合材料的周缘部比在接合材料的中央部大的趋势。因此，有时因变形在接合材料的周缘部产生裂纹。另外，在半导体装置中，有时具备用于检测半导体元件的温度的温度检测元件。温度检测元件大多形成于半导体元件的表面的中央部。在这样的半导体装置中，若在接合材料的周缘部产生裂纹，则接合材料的周缘部的温度有时会因裂纹的影响而超过预期地上升。这样，接合材料的周缘部的温度上升会对半导体元件的温度产生影响，有时无法高精度地检测半导体元件的温度。
技术实现思路
因此，本说明书提供一种能够抑制接合材料的周缘部的变形并且能够高精度地检测半导体元件的温度的技术。本说明书所公开的半导体装置具备：半导体元件；温度检测元件，形成于所述半导体元件的表面的中央部；以及导热体，经由接合材料接合于所述半导体元件的表面。所述接合材料具备位于所述温度检测元件之上的中央部和位于所述中央部的周缘的周缘部。所述导热体具备与所述接合材料的所述中央部接触的金属部和与所述接合材料的所述周缘部接触的石墨部。根据该结构，在半导体装置工作时，在半导体元件产生热。在半导体元件产生的热经由接合材料而传导至导热体。此时，接合材料的温度上升。在上述的结构中，导热体具备与接合材料的中央部接触的金属部和与接合材料的周缘部接触的石墨部。石墨的导热率比金属的导热率高。因此，当接合材料的温度上升时，接合材料的周缘部的热以较高的导热率传导至导热体的石墨部。由此，能够抑制接合材料的周缘部的温度上升。其结果，能够抑制接合材料的周缘部的变形。另外，能够抑制对半导体元件的温度产生的影响。因此，能够高精度地检测半导体元件的温度。附图说明图1是第一实施例的半导体装置的剖视图。图2是图1的主要部分II的放大图。图3是沿与半导体元件的表面正交的方向观察第一实施例涉及的导热体时的图(导热体的背面图)。图4是第一实施例涉及的各石墨层的立体图。图5是第一实施例的变形例1涉及的半导体装置的主要部分的剖视图。图6是第一实施例的变形例2涉及的半导体装置的主要部分的剖视图。图7是第一实施例的变形例3涉及的半导体装置的主要部分的剖视图。图8是第一实施例的变形例4涉及的半导体装置的主要部分的剖视图。图9是第一实施例的变形例5涉及的导热体的侧面的放大图。图10是沿与半导体元件的表面正交的方向观察第一实施例的变形例5涉及的导热体时的图(导热体的背面图)。图11是沿与半导体元件的表面正交的方向观察第一实施例的变形例6涉及的导热体时的图(导热体的背面图)。图12是第二实施例涉及的半导体装置的主要部分的剖视图(与第一实施例的图2对应的图)。图13是图12的XIII－XIII剖视图。图14是图12的XIV－XIV剖视图。图15是第二实施例的变形例1涉及的半导体装置的主要部分的剖视图(与图14对应的图。)。图16是第二实施例的变形例3涉及的半导体装置的主要部分的剖视图(与第一实施例的图2对应的图)。图17是第二实施例的变形例4涉及的半导体装置的主要部分的剖视图(与第一实施例的图2对应的图)。图18是第二实施例的变形例5涉及的半导体装置的主要部分的剖视图(与第一实施例的图2对应的图)。标号说明1半导体装置，2半导体元件，3导热体，4中间接合材料，9温度检测元件，21表面，22背面，23表面电极，24背面电极，25元件区域，26周缘区域，31金属部，32石墨部，34凹部，36凹部，41中央部，42周缘部，43金属线，51上侧散热器，52下侧散热器，91阳极区域，92阴极区域，93阳极电极，94阴极电极，95绝缘膜，101密封树脂。具体实施方式(第一实施例)参照附图对实施例涉及的半导体装置1进行说明。如图1所示，第一实施例涉及的半导体装置1具备半导体元件2、中间接合材料4、以及导热体3。另外，半导体装置1具备上侧接合材料61、上侧散热器51、下侧接合材料62、下侧散热器52、以及密封树脂101。半导体元件2由例如硅(Si)、碳化硅(SiC)等基板形成。如图2所示，半导体元件2具备元件区域25和周缘区域26。元件区域25形成于半导体元件2的中央部。在元件区域25形成有例如IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor；绝缘栅双极晶体管)、MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor；金属氧化物半导体场效应晶体管)等元件构造。在元件构造例如是IGBT的情况下，在元件区域25形成有发射极区域、集电极区域、基体(body，基极)区域、漂移区域以及栅极电极等(省略图示)。在元件区域25形成有多个元件构造。此外，图2中省略了密封树脂101的图示。另外，在半导体元件2的元件区域25形成有温度检测元件9。温度检测元件9形成于元件区域25的中央部。温度检测元件9形成于半导体元件2的表面21的中央部。温度检测元件9例如是二极管。温度检测元件9具备构成二极管的阳极区域91和阴极区域92。温度检测元件9是用于利用二极管的温度特性来检测半导体元件2的温度的元件。预先使流向温度检测元件9的电流恒定，通过测定二极管的正向电压能够检测半导体元件2的温度。在半导体装置1工作时，半导体元件2发热。在半导体元件2的表面21配置有阳极电极93和阴极电极94。阳极电极93配置于温度检测元件9的阳极区域91上。阳极电极93覆盖阳极区域91。阳极电极93与阳极区域91导通。阴极电极94配置于温度检测元件9的阴极区域92上。阴极电极94覆盖阴极区域92。阴极电极94与阴极区域92导通。电流通过阳极电极93和阴极电极94向温度检测元件9流动。阳极电极93和阴极电极94例如由铝硅合金(AlSi)形成。阳极电极93和阴极电极94被绝缘膜95覆盖。阳极电极93和阴极电极94通过绝缘膜95与中间接合材料4绝缘。阳极电极93以及阴极电极94与省略图示的温度检测装置电连接。形成于半导体元件2的元件区域25的温度检测元件9通过阳极电极93以及阴极电极94而与温度检测装置电连接。温度检测装置通过测定温度检测元件9中的正向电压来检测半导体元件2的温度。另外，在半导体元件2的表面21配置有多个表面电极23。各表面电极23配置于半导体元件2的元件区域25上。各表面电极23覆盖半导体元件2的元件区域25的表面21。各表面电极23例如由铝硅合金(AlSi)形成。各表面电极23例如与形成于半导体元件2的元件区域25的各发射极区域(省略图示)导通。电流通过各表面电极23向各发射极区域流动。另外，在半导体元件2的背面22配置有背面电极24。背面电极24配置于半导体元件2的元件区域25下。背面电极24覆盖半导体元件2的元件区域25的背面22。背面电极24例如由镍(Ni)形成。背面电极24例如与形成于半导体元件2的元件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，具备：半导体元件；温度检测元件，形成于所述半导体元件的表面的中央部；以及导热体，经由接合材料接合于所述半导体元件的表面，所述接合材料具备位于所述温度检测元件之上的中央部和位于所述中央部的周缘的周缘部，所述导热体具备与所述接合材料的所述中央部接触的金属部和与所述接合材料的所述周缘部接触的石墨部。

【技术特征摘要】
2017.11.22 JP 2017-2247311.一种半导体装置，具备：半导体元件；温度检测元件，形成于所述半导体元件的表面的中央部；以及导热体，经由接合材料接合于所述半导体元件的表面，所述接合材料具备位于所述温度检测元件之上的中央部和位于所述中央部的周缘的周缘部，所述导热体具备与所述接合材料的所述中央部接触的金属部和与所述接合材料的所述周缘部接触的石墨部。2.根据权利要求1所述的半导体装置，还具备埋入于所述接合材料的多个金属线，在沿着与所述半导体元件的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：织本宪宗，
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