[发明专利]半导体装置

说明书

本发明的半导体装置具备：电路层，由导电性材料构成；半导体元件，搭载在电路层的一面；和陶瓷基板，配设在电路层的另一面，在电路层的一面形成有Ag基底层，该Ag基底层具有玻璃层和层压在该玻璃层上的Ag层，该Ag基底层的Ag层和半导体元件直接接合。

技术领域

本发明涉及一种具备由导电性材料构成的电路层和搭载在该电路层上的半导体元件的半导体装置。

本申请基于2016年2月29日在日本申请的专利申请2016-037085号要求优先权，并且在此援引其内容。

背景技术

LED或功率模块等的半导体装置具备在由导电材料构成的电路层上接合有半导体元件的结构。

为了控制风力发电、电动汽车或混合动力汽车等而使用的大功率控制用功率半导体元件由于发热量较多，因此作为搭载该功率半导体元件的基板，一直以来广泛使用陶瓷电路基板(功率模块用基板)，该陶瓷电路基板具备：绝缘层，由例如AlN(氮化铝)或Al₂O₃(氧化铝)等的陶瓷基板构成；和电路层，通过在该绝缘层的一面配设导电性优异的金属而形成。

例如，专利文献1所示的功率模块(半导体装置)具有如下结构：具备在陶瓷基板的一面上形成有由Al或Cu等的金属构成的电路层的功率模块用基板(陶瓷电路基板)和接合在该电路层上的半导体元件。并且，该功率模块构成为在功率模块用基板的另一侧接合有散热板，将由半导体元件发生的热传递到功率模块用基板侧，并且通过散热板将该热扩散至外部。

在将半导体元件等的电子部件接合在电路层上时，例如如专利文献1所示，广泛使用利用焊锡材的方法。近年来，从环保观点来看，例如Sn-Ag类、Sn-In类或Sn-Ag-Cu类等的无铅焊材成为主流。

在此，由铝或铝合金构成的电路层，由于在表面上形成铝的自然氧化膜，因此难以利用焊锡材良好地进行电路层与半导体元件的接合。

另外，由铜或铜合金构成的电路层，由于已熔化的焊锡材与铜反应而焊锡材的成分侵入电路层的内部，从而电路层的特性有可能会变差。

为此，如专利文献1所述，以往在电路层的表面上形成Ni镀膜之后，利用焊锡材来接合半导体元件。

另一方面，作为未使用焊锡材的接合方法，例如在专利文献2中提出了使用纳米Ag膏来接合半导体元件的技术。

另外，例如在专利文献3、4中提出了使用包含金属氧化物粒子和由有机物构成的还原剂的氧化物膏来接合半导体元件的技术。

另外，例如在专利文献5～7中提出了使用含玻璃Ag膏在由铝或铜构成的电路层上形成Ag基底层之后，通过焊锡或Ag膏来接合电路层和半导体元件的技术。在该技术中，通过在由铝或铜构成的电路层的表面上涂布含玻璃Ag膏并进行烧成，从而使形成于电路层的表面上的氧化被膜与玻璃反应而去除该氧化被膜以形成Ag基底层，并且在形成有该Ag基底层的电路层上通过焊锡或由Ag膏的烧成体构成的Ag接合层来接合半导体元件。

在此，Ag基底层具备：玻璃层，通过玻璃与电路层的氧化被膜反应而形成；和Ag层，形成在该玻璃层上。在该玻璃层中分散有导电性粒子，通过该导电性粒子来确保玻璃层的导电性。

专利文献1：日本专利公开2004-172378号公报

专利文献2：日本专利公开2006-202938号公报

专利文献3：日本专利公开2008-208442号公报

专利文献4：日本专利公开2009-267374号公报

专利文献5：日本专利公开2010-287869号公报

专利文献6：日本专利公开2012-109315号公报