[发明专利]电力用半导体装置

说明书

本发明的目的在于提供能够使接合层和树脂的接合强度提高的技术。电力用半导体装置具有：配线部件(1)；半导体元件(2)；接合层(3)，其将配线部件和半导体元件接合；以及树脂(5)，其将配线部件(1)、半导体元件(2)及接合层(3)覆盖。接合层(3)包含第1接合层(31s)，该第1接合层(31s)与树脂(5)相邻地设置，该第1接合层具有由树脂(5)填充的空隙(31sh)。树脂(5)所包含的填料(5f)的最大宽度比第1接合层(31s)的空隙(31sh)的最小直径大。

技术领域

本发明涉及半导体元件接合于配线部件的电力用半导体装置。

背景技术

在半导体装置中，从工业用设备至家用电器及信息终端，电力用半导体装置被广泛用于设备的主电力(功率)的控制，特别是在输送设备等中被要求高可靠性。另一方面，取代现有的由硅(Si)构成的半导体元件，具有由碳化硅(SiC)等宽带隙半导体构成的半导体元件的电力用半导体装置的开发不断发展，电力用半导体装置的高功率密度化及高温动作化不断发展。

为了提高高温动作时的接合可靠性，不仅需要使半导体元件本身的耐热性提高，还需要提高将半导体元件与电路部件接合的接合材料的可靠性。因此，提出了使用所谓的烧结接合的电力用半导体装置的制造方法，烧结接合是使用含有烧结金属体的接合材料将半导体元件与电路基板、散热器等电路部件进行接合(例如，专利文献1)。

另外，通常来说，金属颗粒如果颗粒粒径比规定的尺寸小，则与块状金属相比具有非常活跃的表面状态，容易向减少表面能的方向进行反应。因此，在用于烧结接合的接合材料中，含有从纳米数量级至几微米数量级的烧结性金属颗粒。根据如上所述的接合材料，与块状金属的熔点相比，该金属颗粒以低温进行熔融及凝固，但在接合材料的接合后不达到块状金属的熔点则不会再熔融。因此，如果使用烧结性金属颗粒的烧结接合，则能够进行比块状金属等的熔点低的温度下的接合，因此得到使与接合温度的上升相伴的部件的损伤、制造成本的增加得到了抑制、具有比接合温度高的耐热性的电力用半导体装置。

另外，对于反应性高的烧结性金属颗粒，为了抑制接合前的状态下的反应的进行而由有机保护膜覆盖。该有机保护膜通过接合时的加热而被分解及去除，金属颗粒彼此的接触得到促进，从而进行烧结，能够进行接合。

专利文献1：日本特开2011－249257号公报

但是，在使用烧结性金属颗粒，将半导体元件与配线部件接合的传递模塑型功率模块中存在如下问题，即，烧结金属体和树脂的粘接强度不足，在功率模块动作时，树脂从烧结金属体等的接合层剥离。

发明内容

因此，本发明就是鉴于上述这样的问题而提出的，其目的在于提供能够使接合层和树脂的接合强度提高的技术。

本发明所涉及的电力用半导体装置具有：配线部件；半导体元件；接合层，其将所述配线部件和所述半导体元件接合；以及树脂，其将所述配线部件、所述半导体元件及所述接合层覆盖，所述接合层包含第1接合层，该第1接合层与所述树脂相邻地设置，该第1接合层具有由所述树脂填充的空隙，所述树脂所包含的填料的最大宽度比所述第1接合层的所述空隙的最小直径大。

发明的效果

根据本发明，树脂所包含的填料的最大宽度比第1接合层的空隙的最小直径大。根据如上所述的结构，能够提高树脂相对于第1接合层的锚固效应，因此能够使接合层和树脂的粘接强度提高。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的电力用半导体装置的要部的结构的俯视图。

图2是图1的A－A线的剖视图。

图3是表示实施方式1所涉及的电力用半导体装置的主要制造工序的流程图。

图4是表示接合层和树脂之间的接合强度与接合层的空隙率的关系的示意图。

图5是将传递成型后的第1接合层放大的示意图。