[发明专利]半导体装置及布线基板

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置及布线基板。

背景技术

作为半导体装置的一例，已知包括布线基板及安装于布线基板上的半导体元件的半导体装置(参照非专利文献1)。作为上述布线基板，采用具有铜布线及由铜构成的散热层夹入陶瓷基板的夹层结构的DBC(直接覆铜，Direct Bonding Copper)基板。半导体元件通过焊接而固定于布线基板的铜布线上，半导体元件的上部(与绝缘性基板相反一侧)的电极与铜布线利用铝线等而电连接。在上述铜布线上焊接有用于外部连接的端子，通过该端子来驱动半导体装置。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：岩室宪幸等著，「SiC/GaNパワーデバイスの製造プロセスと放熱·冷却技術」，第一版，株式会社技術情報協会，2010年2月26日，p120

发明内容

发明要解决的问题

然而，当半导体装置被驱动时，半导体装置因驱动而带有热量。此时，因构成半导体元件的半导体与铜的热膨胀系数的差，在半导体元件与布线的接合部产生热应变或应力。其结果，存在在上述接合部产生裂痕等而使半导体装置损坏的顾虑。因此，要求提高半导体装置的可靠性。

因此，本发明的目的在于，提供一种可实现高的可靠性的半导体装置及布线基板。

为解决课题的手段

本发明的一个方面的半导体装置包括：绝缘性基板；布线层，其形成于绝缘性基板的第一主面上；及半导体元件，其搭载于布线层上。上述布线层由含有铜及热膨胀系数小于铜的金属的第一含铜材料构成，且第一含铜材料的热膨胀系数小于铜的热膨胀系数。

在该构成中，布线层由具有小于铜的热膨胀系数的热膨胀系数的第一含铜材料构成。因此，与例如布线层由铜构成的情况相比，半导体元件与布线层的热膨胀系数差更小。在该情况下，即便因半导体装置的驱动而产生热量，在半导体元件与布线层的接合部所产生的热应变或热应力也会降低。其结果，由于可稳定地驱动半导体装置，因此半导体装置的可靠性提高。

在一实施方式中，上述第一含铜材料可为具有由铜构成的第一层及由上述金属构成的第二层层叠的叠层结构的复合材料。此外，上述第一含铜材料可为包含铜及上述金属的合金。在第一含铜材料为上述复合材料的情况下，容易制作第一含铜材料。此外，在第一含铜材料为上述合金的情况下，更容易调整第一含铜材料的热膨胀系数。

在第一含铜材料为复合材料的情况下，该复合材料可构成为依次层叠第一层、第二层及第3层。在该情况下，因为以由铜构成的第一层夹着第二层，所以布线层的表面由铜构成。其结果，与布线层由铜构成的情况相同，可将布线层与绝缘性基板接合。

在一实施方式中，上述金属可为钼或钨。

在一实施方式中，半导体装置可包括：散热层，其形成于绝缘性基板的与第一主面相反一侧的第二主面上；及散热片，其经由散热层而与绝缘性基板接合。在该方式中，散热层可由含有铜的第二含铜材料构成。而且，第二含铜材料的热膨胀系数可大于绝缘性基板的热膨胀系数且为散热片的热膨胀系数以下。

由于绝缘性基板与散热片经由由上述第二含铜材料构成的散热层而接合，所以可缓和绝缘性基板与散热片之间的热膨胀性系数差。其结果，绝缘性基板与散热片之间的热应力等降低。因此，半导体装置的可靠性进一步提高。

在一实施方式中，第二含铜材料的组成可与第一含铜材料的组成相同。在该情况下，由于在绝缘性基板的第一主面及第二主面设置相同材料，所以绝缘性基板难以产生翘曲。

在一实施方式中，构成半导体元件的半导体可为宽带隙半导体。包括使用了宽带隙半导体的半导体元件的半导体装置可在更高的温度下驱动。因此，通过使用上述第一含铜材料，可进一步提高半导体装置的可靠性。

本发明的另一方面涉及搭载半导体元件的布线基板。该布线基板包括：绝缘性基板；及布线层，其形成于绝缘性基板的主面上，且搭载半导体元件。上述布线层由含有铜及热膨胀系数小于铜的金属的含铜材料构成，且含铜材料的热膨胀系数小于铜的热膨胀系数。

在该构成中，由于布线层由热膨胀系数小于铜的含铜材料构成，所以半导体元件与布线层的热膨胀系数差小于例如布线层由铜构成的情况。因此，即便因半导体元件的驱动而产生热量，半导体元件与布线层之间产生的热应变或热应力也会降低。其结果，由于可稳定地驱动搭载于布线基板上的半导体元件，所以包括布线基板及半导体元件的装置的可靠性提高。

发明效果

根据本发明，可提供一种能实现较高的可靠性的半导体装置及搭载半导体元件的布线基板。