[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，特别是涉及从单侧进行散热的构造的半导体装置。

背景技术

近年，期待以节能为目的的电力电子业有较大发展。对功率半导体元件进行封装而得到的半导体装置即功率模块被用作电力电子装置的核心部，对电力电子业的发展做出重大贡献。

功率模块当前的主流是，作为功率半导体元件，将二极管和以硅为基材的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)作为基本结构。功率半导体元件随着时代进步而有所改良。但是，为了实现电力电子业的进一步发展，要求能够可靠地控制更大的电流。作为满足上述要求的方法，最有效的是将功率元件的基材由硅变更为碳化硅(SiC)。SiC材料本身的绝缘耐压较强，即使在300℃的高温下也能够进行动作而不会发生热失控，而且，如果以同一电流密度进行比较，动作时发生的损耗约为硅的10分之1，因此希望应用于功率模块。

在通常的功率模块的背面侧露出有由铜等优良的热传导材料构成的基座板。基座板通过螺钉等紧固件而与散热片机械地接合。散热片由铝或铜构成。另外，在基座板和散热片之间，为了降低接触热阻而涂敷散热脂。

如果使功率模块动作，则作为功率半导体元件的损耗(电流与电压的积)而产生热量。该热量经由基座板而通过散热片向外部释放。这样，在从功率模块的背面侧进行散热的构造中，将由功率半导体元件产生的热量如何高效地传递至基座板是重要的。

由于功率模块基本是绝缘构造，因此通常基座板的上部具有绝缘层(绝缘基板、绝缘片)。由于绝缘层通常热阻较大，因此在该部分的散热较差。为了解决上述问题而采取提高绝缘层自身的热传导率，使厚度变薄等应对方法。

例如在专利文献1中，通过在半导体元件的下侧以及上侧这两侧设置散热板，从而高效地进行散热。

专利文献1：日本特开2000－174180号公报

但是，增大绝缘基板自身的热传导率会存在下述问题，即，由于原材料本身价格非常高，因此导致成本变高。另外，使绝缘基板厚度变薄会存在下述问题，即，由于绝缘基板的容许强度降低，因此存在绝缘基板断裂，绝缘耐压不足的问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种无需牺牲成本以及绝缘耐压就提高了散热性的半导体装置。

该半导体装置的特征在于，具有：基座板；绝缘层，其设置在基座板的上表面；金属图案，其设置在绝缘层的上表面；半导体元件，其与金属图案接合；以及绝缘基板，其与半导体元件的上表面接触并配置在半导体元件的上表面，绝缘基板的端部在俯视观察时位于半导体元件的外侧，绝缘基板的端部与金属图案直接或间接地接合，半导体元件在上表面具有电极，在绝缘基板的俯视观察时与半导体元件的上表面的电极重叠的部分处设置通孔。

发明的效果

根据本发明中的半导体装置，在从半导体元件下表面进行散热的基础上，经由绝缘基板以及与绝缘基板接合的金属图案，可以从半导体元件的上表面进行散热。这样，能够将伴随半导体元件的动作而产生的热量，从半导体元件的下表面和上表面这两侧通过热传导向基座板传热。即，在通过与基座板接触的散热片进行散热的现有方式的基础上，无需牺牲绝缘性即可进行更高效的散热。由此，能够进一步抑制半导体元件的温度上升，在与当前相同的半导体元件的尺寸下，可以流过更大的电流。换句话说，能够使半导体元件的动作电流密度(单位例如是[A/cm²])变大。另外，在以与当前相同的动作电流进行动作的情况下，能够与现有结构相比使半导体元件的尺寸小型化。由此，能够使半导体装置(功率模块)整体的尺寸进行小型化。并且，也能够实现低成本化。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的半导体装置的剖面图。

图2是实施方式2所涉及的半导体装置的剖面图。

图3是实施方式3所涉及的半导体装置的剖面图。

图4是实施方式3所涉及的半导体装置的其他例子的剖面图。

图5是实施方式4所涉及的半导体装置的剖面图。

图6是实施方式5所涉及的半导体装置的剖面图。

图7是实施方式6所涉及的半导体装置的剖面图。

图8是前提技术所涉及的半导体装置的剖面图。

标号的说明