[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置。

背景技术

半导体装置具有绝缘基底，该绝缘基底上安装有半导体芯片，并且该 绝缘基底连接至散热板的表面。在这样的半导体装置中，由半导体芯片产 生的热经由绝缘基底释放到散热板。但是，绝缘基底与散热板之间的热膨 胀系数的差异可能导致散热板翘曲。日本专利申请公开2000-332170公开 了一种半导体装置以解决该问题。该公开中的半导体装置具有绝缘基底， 在该绝缘基底的一个表面上安装有半导体芯片，并且，在该绝缘基底的另 一表面上通过软焊连接有铜板。

铜板的与绝缘基底相反的表面通过软焊连接至辅助片(例如，钼片)， 该辅助片具有与绝缘基底的热膨胀系数基本相等的热膨胀系数。这种结构 保持了由于热变化所引起的在铜板的相反表面上所产生的不同应力之间 的平衡，从而防止铜板翘曲。

虽然作为辅助片的钼片可以通过软焊连接至作为热沉的铜板，但是不 容易通过铝硬焊来连接这两种不同的片材。通过软焊完成的连接在强度和 可靠性上较低。

本发明旨在提供一种可靠的半导体装置，其中，可通过硬焊容易地将 抗翘曲片连接至热沉，以防止热沉翘曲。

发明内容

一种半导体装置，包括：绝缘基底，所述绝缘基底具有陶瓷基底和位 于所述陶瓷基底的相反表面上的金属涂层；半导体芯片，所述半导体芯片 安装在所述绝缘基底的一个表面上；热沉，所述热沉直接或间接地固定至 所述绝缘基底的另一表面并经由所述绝缘基底与所述半导体芯片热连接； 以及至少一个抗翘曲片，所述至少一个抗翘曲片设置在所述热沉的至少一 个表面上。所述抗翘曲片由具有涂层的金属片制成并且具有介于所述绝缘 基底的热膨胀系数与所述热沉的热膨胀系数之间的热膨胀系数，并且所述 金属片由作为主要组分的钢制成。

从结合附图以示例的方式图示本发明原理的以下描述，本发明的其它 方面和优点将变得清楚。

附图说明

本发明的相信具有新颖性的特征具体陈述于所附权利要求中。通过参 考对附图及目前优选的实施方式的以下描述，可以最好地理解本发明及其 目的和优点，其中：

图1是依据本发明第一实施方式的半导体装置的纵向剖视图；

图2是图1的半导体装置的分解图；

图3是依据本发明第二实施方式的半导体装置的纵向剖视图；

图4是图3的半导体装置的分解图；

图5是依据本发明的替代性实施方式的半导体装置的纵向剖视图；

图6是依据本发明的另一替代性实施方式的半导体装置的纵向剖视 图；

图7是依据本发明的又一替代性实施方式的半导体装置的纵向剖视 图；并且

图8是依据本发明的再一替代性实施方式的半导体装置的纵向剖视 图。

具体实施方式

〖第一实施方式〗

以下将参考图1和图2来描述本发明的半导体装置的第一实施方式。 在该实施方式中，半导体装置被实施为在车辆中使用的功率模块。

如图2所示，作为半导体装置的功率模块具有绝缘基底10、半导体芯 片20以及热沉30。半导体芯片20安装在绝缘基底10的顶面上，而热沉 30固定于绝缘基底10的底面。

绝缘基底10包括绝缘的陶瓷基底11以及形成在陶瓷基底11的相反表 面上的第一金属涂层12和第二金属涂层13。具体地，第一金属涂层12涂 覆在陶瓷基底11的安装半导体芯片20的一个表面(例如，顶面)上，而 第二金属涂层13涂覆在陶瓷基底11的另一表面(例如，底面)上。陶瓷 基底11由例如氮化铝(AlN)、氧化铝(Al₂O₃)以及氮化硅(Si₃N₄)制成。 金属涂层12、13由铝制成。

陶瓷基底11的热膨胀系数为大约3-7ppm/℃(百万分之一/摄氏度)。 具体地，由氮化铝(AlN)、氧化铝(Al₂O₃)或氮化硅(Si₃N₄)制成的陶 瓷基底11分别具有大约4ppm/℃、7ppm/℃、或者3ppm/℃的热膨胀系数。 因此，涂覆在陶瓷基底11的相反表面上的金属涂层12、13的厚度小，并 且绝缘基底10的热膨胀系数为大约3-7ppm/℃。