[发明专利]半导体装置和半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置和半导体装置的制造方法，特别是，涉及 搭载有功率半导体元件的半导体装置及其制造方法。

背景技术

在倒相器(inverter)装置，无停电电源装置，工作机械，产业用 机器人等中，正在与其本体装置独立地使用半导体装置(通用模块)。

例如，作为半导体装置，公开了将具有规定厚度的金属基底板作 为基体，在金属基底板上搭载有功率半导体元件的组件型的半导体装 置(例如，参照专利文献1)。图11是将金属基底板作为基体的半导体 装置的模式图。

该半导体装置100是，将数毫米厚的金属基底板101作为基体， 在金属基底板101上通过焊接层102接合金属箔103。而且，在金属箔 103上接合绝缘板104，在绝缘板104上接合金属箔105、106。进一步， 在金属箔105、106上通过焊接层107、108接合半导体元件109、110。 这里，半导体元件109、110，例如，适合IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor(绝缘栅双极型晶体管))元件，FWD(Free Wheeling Diode (续流二极管))元件等。进一步，在半导体元件109、110上通过焊 接层111、112接合散热体113、114。而且，以从金属基底板101的上 端缘，包围半导体元件109、110等的方式，固定有成形的树脂盒115。 另外，在树脂盒115的孔部117内设置有加固用的金属环118。

另外，虽然没有图示，但是在半导体元件109、110的周围，配设 有金属导线、引线框(lead frame)等，例如，将半导体元件109、110 的电极与在绝缘板104上形成的电路图形，或者，半导体元件109、110 的电极之间电接合。

进一步，在树脂盒115内部，为了防止金属导线等的接触和保护 半导体元件109、110等不受水分、湿气、尘埃的影响，密封有由硅类 材料构成的凝胶116。

另外，最近，揭示了不以金属基底板101作为基体的，小型尺寸 的半导体装置(例如，参照非专利文献1)。

图12是不使用金属基底板的半导体装置的模式图。

该半导体装置200，将绝缘板104、在绝缘板104的下面形成的金 属箔103和在绝缘板104的上面形成的金属箔105、106作为基体。而 且，在金属箔105，106上通过焊接层107、108与半导体元件109、110 接合。

而且，在半导体装置200中，以从绝缘板104的上端缘包围半导 体元件109、110等的方式，固定有成形的树脂盒115。另外，在树脂 盒115内，同样地，密封有由硅类材料构成的凝胶116。

根据这样的半导体装置200，由于不以壁厚厚的金属基底板作为基 体，所以能够实现半导体装置的轻量化，小型化，进一步，能够达到 低成本化。

另外，关于搭载在半导体装置100、200内的半导体元件109、110 本身，近年来，正在使用减少断开损失的薄型半导体元件(例如，参 照非专利文献2)。

例如，以前，使用外延型硅基板制作的、壁厚约为350μm左右的 PT(Punch Through(穿孔))型半导体元件是主流，但是最近，使用 FZ(Floating Zone(浮动区域))基板制作的、壁厚约为100μm左右的 NPT(None Punch Through(无穿孔))型半导体元件正在成为一般情 况。

[专利文献1]日本特开2003-289130号公报

[非专利文献1]小松、早乙女、井川，“小容量IGBT模块”，富士 时报Vol.78，No.4，2005，P.260～263

[非专利文献2]宫下，“U串联IGBT模块”，富士时报Vol.77， No.5，2004，P.313～316

发明内容

但是，当使如上所述的半导体装置100、200反复工作时，因为搭 载的半导体元件109、110的壁厚为100μm以上，所以通过半导体元件 109、110的发热和放热，半导体元件109、110发生大的伸缩。其结果 是，在半导体元件109、110和半导体元件109、110下面的焊接层107、 108之间反复发生过剩的应力。