[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请享受以日本专利申请2014－49069号(申请日：2014年3月12日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请包含基础申请的全部内容。

技术领域

实施方式涉及半导体装置及其制造方法。

背景技术

功率控制用的半导体装置广泛利用于汽车、电车等产业领域以及家电等。这些半导体装置例如具有包括MOS晶体管等半导体元件、并经由金属端子将该半导体元件装配在散热基座上的构造。为了使这样的半导体装置稳定地动作，需要使半导体装置中包含的各部件间的接合部经受住长时间的冷热循环以及功率循环。但是，这些接合部中使用的焊料等的接合材料还有改良的余地。

发明内容

实施方式提供一种具有提高了抗热疲劳性的接合部的半导体装置及其制造方法。

实施方式的半导体装置具备基座部、设置在所述基座部上的基板、以及设置在所述基板上的半导体元件。并且，还具备接合部，该接合部设置在所述基座部与所述基板之间、以及所述基板与所述半导体元件之间的至少某一方，含有锡、锑以及钴。

附图说明

图1是例示实施方式的半导体装置的示意截面图。

图2是表示接合试验用试样的外观照片。

图3是表示接合试验用试样的示意截面图。

图4是使用了SnSbCo材料的接合试验前后的超声波探伤像。

图5是使用了SnSb材料的接合实验前后的超声波探伤像。

图6是使用了SnAgCu材料的接合试验前后的超声波探伤像。

图7是其他比较例的接合试验前后的超声波探伤像。

图8是表示使用了SnSbCo材料的接合部的焊料薄膜的片数与剥离率的关系的图表。

图9是使用了SnSbCo材料的接合部的截面照片。

图10是表示使用了SnSb材料的接合部的焊料薄膜的片数与剥离率的关系的图表。

图11是使用了SnSb材料的接合部的截面照片。

图12是表示使用了SnSb材料的接合部的厚度与断裂长度的关系的图表。

图13是表示使用了SnSbCo材料的接合部的厚度与断裂长度的关系的图表。

图14是使用了SnSb材料的接合部的截面SEM(Scanning Electron Microscope，扫描电子显微镜)像。

图15是使用了SnSb材料的接合部的X射线像。

图16是使用了SnSb材料的接合部的粒度分布。

图17是使用了SnSbCo材料的接合部的截面SEM像。

图18是使用了SnSbCo材料的接合部的X射线像。

图19是使用了SnSbCo材料的接合部的粒度分布。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。对附图中的相同部分附加相同的附图标记并适当省略其详细的说明，对不同的部分进行说明。另外，附图是示意性的或者是概念性的，各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的比率等不一定必须与现实的相同。此外，即使是表示相同的部分的情况，有时也根据附图而将相互的尺寸、比率不同地表示。

图1是例示实施方式的半导体装置1的示意截面图。半导体装置1例如是功率控制用的功率半导体装置。

半导体装置1具备基座部10、设置在基座部10之上的基板20、以及设置在基板20上的半导体元件30。半导体元件30例如是功率MOS晶体管等的功率半导体元件。

半导体装置1具有基座部与所述基板之间的第1接合部40、以及基板20与半导体元件30之间的第2接合部50。并且，第1接合部40以及第2接合部50中的至少某一方含有锡(Sn)、锑(Sb)以及钴(Co)。在此，“含有锡、锑以及钴”是指以该3种元素为成分，即使含有其他元素也不是有意添加的，其含有量是不可避免的杂质等级。

例如，半导体装置1的动作中，半导体元件30被通电而发热。该热经由基板20以及基座部10被发散。在该过程中，半导体元件30的热直接传递到第1接合部40以及第2接合部50。并且，第1接合部40以及第2接合部50有时因半导体装置1的长期间的动作而恶化。

例如，第1接合部40承受由与半导体元件30的导通截止相伴的冷热循环、或基于功率变动的功率循环等引起的应力。结果，第1接合部40上产生断裂，进而由于冷热循环、功率循环等重复，因此断裂扩展，有时甚至接合断裂。