[发明专利]半导体装置以及半导体装置的制造方法

说明书

本技术涉及一种高导热性半导体装置以及半导体装置的制造方法。半导体装置具备绝缘基板(13)、半导体芯片(11)、板件(3)和冷却器(20)。绝缘基板(13)具备作为绝缘板的绝缘性陶瓷(6)以及设置于绝缘性陶瓷(6)的两面的导板(5)和导板(7)。半导体芯片(11)设置于绝缘基板(13)的上表面。板件(3)接合到绝缘基板(13)的下表面。冷却器(20)接合到板件(3)的下表面。绝缘基板(13)的下表面与板件(3)的接合以及板件(3)的下表面与冷却器(20)的接合中的至少一方是经由以锡为主成分的接合件而进行的。另外，板件(3)的反复应力比这些接合件的拉伸强度小。

技术领域

本技术涉及半导体装置以及半导体装置的制造方法，特别涉及要求散热性的半导体装置以及该半导体装置的制造方法。

背景技术

在使用SiC MOSFET(Silicon－Carbide Metal Oxide Semiconductor－FieldEffect Transistor，碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管)或者Si IGBT(SiliconInsulated Gate Bipolar Transistor，硅绝缘栅双极型晶体管)等功率半导体芯片的半导体装置(功率模块)中，需要使从半导体芯片发出的热高效地散热，将半导体芯片的温度保持于规定温度以下。

以往以来，存在在绝缘基板的一面经由焊料等接合件接合有半导体芯片、在绝缘基板的另一面经由焊料等接合件直接或者间接地接合有冷却器的功率模块，其中，该绝缘基板是氮化硅、氮化铝或者氧化铝等高导热性的绝缘陶瓷板与设置于其两面的由铝或者铜(包括其合金，以下相同)等高导热性金属构成的导板形成一体而成的所谓的绝缘基板。

然而，根据使用条件，有时由于绝缘基板与冷却器之间的热膨张系数的差异，产生热应力，在将绝缘基板与冷却器接合的接合件中产生裂纹，无法在所要求的寿命期间维持足够的散热性能。

因此，为了解决这样的问题，提出了将应力缓和部件配置于绝缘基板与冷却器之间(例如，参照专利文献1)。

关于专利文献1中的应力缓和部件，由形成有多个贯通孔的壁厚0.3mm以上且3mm以下的铝板件构成，各贯通孔成为应力吸收空间。应力缓和部件被钎焊到绝缘基板以及散热器。通过应力吸收空间的作用，应力缓和部件发生变形，由此缓和热应力。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2006－294699号公报

发明内容

但是，在专利文献1所示的具备具有应力吸收空间的应力缓和部件的半导体装置中，存在几个问题。

例如，是传热性的问题。应力缓和部件的平均热导率比母材的平均热导率低。这是由于，应力缓和部件的应力吸收空间是空气，其热导率极低。因此，应力缓和部件的平均热导率相对于母材具有的热导率降低了与应力吸收空间的体积比例相当的量。另外，在厚度最好是1mm以上且4mm以下的应力缓和部件中，热流的扩展不佳。这是由于，热的流动受到应力吸收空间阻碍。

本技术用于解决上述问题，涉及高传热性的半导体装置以及半导体装置的制造方法。

本技术的一个方式涉及一种半导体装置，具备：绝缘基板，具备绝缘板以及设置于所述绝缘板的两面的导板；半导体芯片，设置于所述绝缘基板的上表面；板件，接合到所述绝缘基板的下表面；以及冷却器，接合到所述板件的下表面，所述绝缘基板的下表面与所述板件的接合以及所述板件的下表面与所述冷却器的接合中的至少一方是经由以锡为主成分的接合件而进行的，所述板件的反复应力比所述接合件的拉伸强度小。