半导体装置具备：半导体芯片(30)，在SiC衬底中形成有元件；热沉(40、50)及接线端(60)，是以夹着半导体芯片(30)的方式配置的散热部件；以及焊料(90、91、92)，介于半导体芯片与散热部件之间而形成接合部。焊料(90、91)是以下的合金组分的无铅焊料：以3.2～3.8质量％包含Ag，以0.6～0.8质量％包含Cu，以0.01～0.2质量％包含Ni；并且，如果设Sb的含量为x质量％，设Bi的含量为y质量％，则以满足x+2y≤11质量％、x+14y≤42质量％及x≥5.1质量％的方式包含Sb和Bi；进而，以0.001～0.3质量％包含Co，以0.001～0.2质量％包含P；其余部分由Sn构成。其余部分由Sn构成。其余部分由Sn构成。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置
[0001]关联申请的相互参照
[0002]本申请基于2020年7月31日在日本提出申请的日本专利申请第2020－129952号，通过参照整体引用基础申请的内容。
[0003]本说明书中的公开涉及半导体装置。
技术介绍
[0004]专利文献1公开了以夹着半导体芯片的方式配置有散热部件的两面散热构造的半导体装置。现有技术文献的记载内容作为该说明书中的技术要素的说明而通过参照被引用。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2004－296837号公报
技术实现思路
[0008]近年来，SiC在与Si相比具备绝缘击穿电场及带隙大、导热率高、电子饱和速度快的特性的方面受到关注。但是，SiC的杨氏模量较大，是Si的约3倍。因此，在两面散热构造的半导体装置中，如果在半导体芯片中使用SiC衬底，则有可能在接合部件、半导体芯片中产生裂纹等。根据上述的观点或没有言及的其他观点，对于半导体装置要求进一步的改良。
[0009]本公开的一个目的在于，提供在半导体芯片中使用了SiC衬底的情况下也适合的半导体装置。
[0010]这里公开的半导体装置，具备：半导体芯片，具有形成有元件的SiC衬底、形成在SiC衬底的一面的第1主电极、以及形成在SiC衬底的背面的第2主电极，上述背面是在板厚方向上与一面相反的面；第1散热部件及第2散热部件，是以夹着半导体芯片的方式配置的散热部件，上述第1散热部件配置在一面侧，与第1主电极连接，上述第2散热部件配置在背面侧，与第2主电极连接；以及接合部件，分别介于第1主电极与第1散热部件之间以及第2主电极与第2散热部件之间，形成接合部；接合部件的至少一个是以下的合金组成分的无铅焊料：以3.2～3.8质量％含有Ag，以0.6～0.8质量％含有Cu，以0.01～0.2质量％含有Ni；并且，如果设Sb的含量为x质量％，设Bi的含量为y质量％，则以满足x+2y≤11质量％、x+14y≤42质量％、以及x≥5.1质量％的方式含有Sb和Bi；进而，以0.001～0.3质量％含有Co，以0.001～0.2质量％含有P；其余部分由Sn构成。
[0011]上述的合金组分的无铅焊料耐蠕变性优异。因而，能够抑制半导体芯片的变形，进而使半导体装置高寿命化。此外，即使作用基于半导体芯片和散热部件的线膨胀系数差的热应力，也能够维持高连接可靠性。由此，适合于在半导体芯片中使用SiC衬底的两面散热构造的半导体装置。
[0012]本说明书中公开的多个形态为了达成各自的目的而采用相互不同的技术手段。权利要求及其项目中记载的括号内的标号例示性地表示与后述实施方式的部分的对应关系，并不意欲限定技术范围。本说明书所公开的目的、特征及效果通过参照后续的详细说明及附图会更加明确。
附图说明
[0013]图1是表示应用了第1实施方式的半导体装置的车辆的驱动系统的概略结构的图。
[0014]图2是表示第1实施方式的半导体装置的平面图。
[0015]图3是省略了封固树脂体的平面图。
[0016]图4是沿着图2的IV－IV线的剖视图。
[0017]图5是沿着图2的V－V线的剖视图。
[0018]图6是用来说明无铅焊料的图。
[0019]图7是表示无铅焊料的配置的剖视图。
[0020]图8是表示焊料应变的模拟结果的图。
[0021]图9是在第2实施方式的半导体装置中表示无铅焊料的配置的剖视图。
[0022]图10是表示在元件上的电极及焊料中发生的应变的模拟结果的图。
[0023]图11是表示焊料的导热率、热阻及焊料厚度的关系的图。
[0024]图12是表示第3实施方式的半导体装置的剖视图。
[0025]图13是表示变形例的剖视图。
具体实施方式
[0026]以下，基于附图说明多个实施方式。在多个实施方式中，有对于在功能上及/或构造上对应的部分及/或建立关联的部分赋予相同标号的情况。关于对应的部分及/或建立关联的部分，能够参照其他实施方式的说明。
[0027]本实施方式的半导体装置例如应用于以旋转电机为驱动源的移动体的电力变换装置。移动体例如是电动汽车(EV)、混合动力汽车(HV)、燃料电池车(FCV)等电动车辆、无人机等飞行体、船舶、建设机械、农业机械。以下，对应用于车辆的例子进行说明。
[0028](第1实施方式)
[0029]首先，基于图1对车辆的驱动系统的概略结构进行说明。
[0030]<车辆的驱动系统>
[0031]如图1所示，车辆的驱动系统1具备直流电源2、电动发电机3和电力变换装置4。
[0032]直流电源2是由可充放电的二次电池构成的直流电压源。二次电池例如是锂离子电池、镍氢电池。电动发电机3是三相交流式的旋转电机。电动发电机3作为车辆的行驶驱动源即电动机发挥功能。电动发电机3在再生时作为发电机发挥功能。电力变换装置4在直流电源2与电动发电机3之间进行电力变换。
[0033]<电力变换装置>
[0034]接着，基于图1对电力变换装置4的电路结构进行说明。电力变换装置4具备平滑电容器5和逆变器6。
[0035]平滑电容器5主要将从直流电源2供给的直流电压平滑化。平滑电容器5连接于作
为高电位侧的电力线的P线7和作为低电位侧的电力线的N线8。P线7连接于直流电源2的正极，N线8连接于直流电源2的负极。平滑电容器5的正极在直流电源2与逆变器6之间连接于P线7。同样，负极在直流电源2与逆变器6之间连接于N线8。平滑电容器5与直流电源2并联地连接。
[0036]逆变器6是DC－AC变换电路。逆变器6按照未图示的控制电路的开关控制，将直流电压变换为三相交流电压，向电动发电机3输出。由此，电动发电机3进行驱动以产生规定的转矩。在车辆的再生制动时，逆变器6将受到来自车轮的旋转力从而电动发电机3发出的三相交流电压按照控制电路的开关控制变换为直流电压，向P线7输出。这样，逆变器6在直流电源2与电动发电机3之间进行双向的电力变换。
[0037]逆变器6具备三相的上下臂电路9而构成。有将上下臂电路9称作腿的情况。上下臂电路9分别具有上臂9H和下臂9L。上臂9H和下臂9L以上臂9H为P线7侧，在P线7与N线8之间串联连接。上臂9H与下臂9L的连接点经由输出线10连接到电动发电机3的对应的相的绕组3a。逆变器6具有6个臂。
[0038]各臂具有作为开关元件的MOSFET11、和二极管12。二极管12为了续流而与MOSFET11反并联地连接。二极管12既可以是MOSFET11的寄生二极管(体二极管)，也可以与寄生二极管不同地设置。
[0039]本实施方式的MOSFET11是n沟道型。在MOSFET11中，漏极是高电位侧的主电极，源极是低电位侧的主电极。在上臂9H中，漏极与P线7连接。在下臂9本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置，其特征在于，具备：半导体芯片(30)，具有形成有元件的SiC衬底(31)、形成在上述SiC衬底的一面的第1主电极(32D)、以及形成在上述SiC衬底的背面的第2主电极(32S)，上述背面是在板厚方向上与上述一面相反的面；第1散热部件(40)及第2散热部件(50、60、86)，是以夹着上述半导体芯片的方式配置的散热部件(40、50、60、86)，上述第1散热部件(40)配置在上述一面侧，与上述第1主电极连接，上述第2散热部件(50、60、86)配置在上述背面侧，与上述第2主电极连接；以及接合部件(90、91、92)，分别介于上述第1主电极与上述第1散热部件之间以及上述第2主电极与上述第2散热部件之间，形成接合部；上述接合部件的至少一个是以下的合金组分的无铅焊料：以3.2～3.8质量％含有Ag，以0.6～0.8质量％含有Cu，以0.01～0.2质量％含有Ni；并且，如果设Sb的含量为x质量％，设Bi的含量为y质量％，则以满足x+2y≤11质量％、x+14y≤42质量％、以及x≥5.1质量％的方式含有Sb和Bi；进而，以0.001～0.3质量％含有Co，以0.001～0.2质量％含有P；其余部分由Sn构成。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，形成上述第1主电极与上述第1散热部件之间的上...
【专利技术属性】
技术研发人员：山岸哲人，坂本善次，海津瞭一，稻叶祐树，吉川弘起，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：
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