[发明专利]半导体元件及其制造方法

说明书

本发明的半导体元件(1)在表面背面导通型基板(2)的表面侧电极(3a)以及背面侧电极(3b)上形成有非电解镍磷镀层(4)以及非电解镀金层(5)。表面侧电极(3a)以及背面侧电极(3b)包括铝或者铝合金。另外，形成于表面侧电极(3a)上的非电解镍磷镀层(4)的厚度相对于形成于背面侧电极(3b)上的非电解镍磷镀层(4)的厚度的比例是1.0以上且3.5以下。本发明的半导体元件(1)在通过钎焊安装时能够防止在焊料内部产生空孔。

技术领域

本发明涉及半导体元件及其制造方法。详细而言，本发明涉及表面背面导通型的半导体元件、特别涉及以IGBT(绝缘栅型双极性晶体管)、二极管等为代表的电力变换用的功率半导体元件及其制造方法。

背景技术

以往，在将表面背面导通型的半导体元件安装到模块的情况下，半导体元件的背面侧电极被钎焊到基板等，半导体元件的表面侧电极被导线键合。然而，近年来，根据缩短制造时间以及削减材料费的观点，使用对半导体元件的表面侧电极直接钎焊金属电极的安装方法的情形变多。半导体元件的表面侧电极一般包括铝或者铝合金，所以为了进行钎焊，需要在半导体元件的表面侧电极上形成镍膜、金膜等。

镍膜在钎焊时与锡系的焊料发生反应而减少，所以需要使镍膜按几μm的水平厚膜化。然而，在使用蒸镀或者溅射等真空成膜方式的情况下，通常，最大只能得到1.0μm左右的厚度。另外，如果想要强制性地使镍膜厚膜化，则制造成本上升。因此，作为能够实现低成本、高速且厚膜化的成膜方法，镀敷技术受到瞩目。

作为镀敷技术，存在能够仅在包括铝或者铝合金的电极(以下简称为“Al电极”)表面上选择性地形成镀敷层的非电解镀敷法。作为非电解镀敷法，一般利用钯催化法以及锌酸盐法。

在钯催化法中，使钯在Al电极的表面上作为催化剂核析出，形成非电解镀敷层。在钯法中，Al电极的蚀刻量少，非电解镀敷层的表面的平滑性良好，另一方面，由于钯是贵金属，所以制造成本上升。

另外，在锌酸盐法中，通过在Al电极的表面使锌与Al置换而作为催化剂核析出，形成非电解镀敷层。在该方法中使用的锌酸盐液廉价，所以被广泛采用。

实际上，在专利文献1中，提出了在半导体元件的Al电极的表面通过锌酸盐法选择性地形成镀镍层以及镀金层。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2005-51084号公报

发明内容

在将表面背面导通型的半导体元件安装到模块的情况下，在常温下在基板放置焊料，并在其上还放置半导体元件之后，用回流炉进行加热，从而将半导体元件的背面侧电极钎焊到基板。此时，焊料中的助焊剂、形成于电极的镀敷膜中包含的氢或者水分等作为气体产生。如果这些气体保持残存在焊料内部，则成为空孔(孔洞)。焊料内部的空孔阻碍电传导或者热传导，所以成为产生半导体元件的动作不良的原因。为了去除焊料内部的空孔，需要在钎焊时对半导体元件施加微振动等，但在将多个半导体元件安装到基板上的情况下，需要复杂的装置，而且生产率也降低。

本发明是为了解决上述的问题而完成的，其目的在于提供一种在通过钎焊安装时，能够防止在焊料内部产生空孔的半导体元件及其制造方法。

本发明者为了解决上述问题进行专心研究之后发现，通过选择使用电极以及镀敷层的材料，并且控制镀敷层的厚度，在钎焊之前以使半导体元件的表面处于内侧的方式有意地使半导体元件翘曲，由此，能够容易将焊料内部的空孔排出到外部，并完成本发明。

即，本发明提供一种半导体元件，在表面背面导通型基板的表面侧电极以及背面侧电极上形成有非电解镍磷镀层以及非电解镀金层，所述半导体元件的特征在于，所述表面侧电极以及所述背面侧电极包括铝或者铝合金，并且，形成于所述表面侧电极上的所述非电解镍磷镀层的厚度相对形成于所述背面侧电极上的所述非电解镍磷镀层的厚度的比例是1.0以上且3.5以下。