[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，所述半导体装置适于应用于例如诸如客车、卡车或者公共汽车的车辆、家用设备或者工业设备。

背景技术

存在这样的半导体装置，所述半导体装置通过将诸如绝缘栅双极晶体管（IGBT）或者金属氧化物半导体场效应晶体管的半导体元件与金属块和散热板一起封装成堆叠结构来获得。例如，由铝制成的发射电极形成在半导体衬底的形成有IGBT的表面上，栅极布线层通过LOCOS氧化物膜和绝缘膜形成，并且栅极布线层覆盖有保护膜，以防止与发射电极发生短路。

当由于某些原因在这种半导体装置的保护膜中出现裂缝时，不再能够确保上述绝缘。因此，如例如在日本专利申请公报No.2011-066371（JP2011-066371A）中公开的那样，第二保护膜形成在第一保护膜周围，由此防止第二保护膜中已经出现的裂缝扩展到第一保护膜，其中所述第二保护膜由与形成在半导体元件的栅极布线上的第一保护膜的材料不同的材料形成。

然而，上述技术存在以下问题。即，取决于堆叠在半导体元件上的金属块的材料，在金属块的制造处理中产生的毛刺导致在保护膜中出现裂缝，这再次使得不能确保绝缘。

发明内容

本发明提供了一种半导体装置，所述半导体装置能够以更高的可靠性确保半导体元件的控制电极和主电极之间绝缘。

本发明的一方面涉及一种半导体装置，所述半导体装置包括：平板形式的半导体元件，所述半导体元件具有相对的第一表面和第二表面；控制布线；绝缘层，所述绝缘层覆盖位于半导体元件的第一表面侧上的控制布线；焊料层；金属块，所述金属块经由焊料层接合到半导体元件的第一表面侧；和保护膜，所述保护膜形成在金属块和绝缘层之间，所述保护膜的硬度等于或者大于金属块的硬度。当从第一表面侧观察时，保护膜至少形成在金属块的边缘部分与控制布线相互交叉的位置处。

当从第一表面侧观察时，保护膜可以形成在包括所述金属块的所述边缘部分与所述控制布线相互交叉的位置的预定区域中。接合有焊料层的主电极可以包括多个电极部分，控制布线可以位于多个电极部分中的毗邻的电极部分之间，绝缘层可以具有对应于多个电极部分的多个开口，并且位于多个电极部分中的每一个和焊料层之间的接合膜可以形成在多个开口中的每一个中。接合膜和保护膜可以一体地形成。保护膜可以由与接合膜相同的材料形成。

根据本发明，即使在金属块具有伸出到第二表面侧的毛刺时，半导体元件的控制布线也由硬度等于或者大于金属块的硬度的保护膜保护，由此防止毛刺到达控制布线。结果，能够防止半导体元件的主电极和与控制布线相连的控制电极之间发生短路，由此确保绝缘。

附图说明

在下文中，将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优势和技术以及工业意义，在所述附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：

图1A至1D是根据本发明的第一实施例的半导体装置的各层的示意图，图解了从半导体装置的正面侧观察到的半导体装置的各个部件；

图2以根据第一实施例的半导体装置的沿着图1D中的线II-II获得的剖视图示意性图解了各个部件如何堆叠；

图3示意性图解了根据第一实施例的半导体装置的整体构造；

图4A至4D是根据相关技术的半导体装置的各层的示意图，图解了从半导体装置的正面侧观察到的半导体装置的各个部件；

图5以根据相关技术的半导体装置的沿着图4D中的线V-V获得的剖视图示意性图解了各个部件如何堆叠；

图6A和6B基于与根据相关技术的半导体装置的比较示意性图解了通过根据第一实施例的半导体装置获得的操作优势；

图7A至7D是根据本发明的第二实施例的半导体装置的各层的示意图，图解了从半导体装置的正面侧观察到的半导体装置的各个部件；

图8以根据第二实施例的半导体装置的沿着图7D中的线VIII-VIII获得的剖视图示意性图解了各个部件如何堆叠；

图9示意性图解了根据第二实施例的半导体装置的保护膜的开口，所述开口形成在金属块的外边缘的内侧；和

图10示意性图解了各种部件如何布置在根据本发明的第三实施例的半导体装置中。

具体实施方式