(57)【要約】【課題】電気特性、熱伝導特性に優れ、長寿命および低コストの半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体チップ１と、半導体チップ１のエミッタ側に接合されるエミッタ電極２と、半導体チップ１のコレクタ側に接合されるコレクタ電極３と、エミッタ電極２の半導体チップ１と反対側に接合される第１放熱体４と、コレクタ電極３の半導体チップ１と反対側に接合される第２放熱体５と、半導体チップ１とエミッタ電極２と第１放熱体４、半導体チップ１とコレクタ電極３と第２放熱体５を接合する接合材料（２ａ、２ｂ、２ｃ、３ａ、３ｂ、３ｃ）とを具備するモジュール半導体装置において、接合材料（２ａ、２ｂ、２ｃ、３ａ、３ｂ、３ｃ）をエミッタ電極２、コレクタ電極３および第１放熱体４および第２放熱体５の表面に予め形成したことを特徴とする半導体装置およびその製造方法。【選択図】図１
2010118533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、
前記半導体チップのエミッタ側に接合されるエミッタ電極と、
前記半導体チップのコレクタ側に接合されるコレクタ電極と、
前記エミッタ電極の前記半導体チップと反対側に接合される第１放熱体と、
前記コレクタ電極の前記半導体チップと反対側に接合される第２放熱体と、
前記半導体チップと前記エミッタ電極と前記第１放熱体、前記半導体チップと前記コレクタ電極と前記第２放熱体を接合する接合材料と
を具備するモジュール半導体装置において、
前記接合材料を前記エミッタ電極、前記コレクタ電極および前記第１および第２放熱体の表面に予め形成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記エミッタ電極、前記コレクタ電極および前記第１および第２放熱体が、
Ｃｕ系材料、Ａｌ系材料、若しくはＣｕ系材料とＡｌ系材料を複合化した複合材料のいずれかからなることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記複合材料は、
クラッド圧延法、溶射法、ディッピング法、めっき法のいずれかを用いて複合化されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置において、
前記接合材料が、
前記半導体チップ、前記エミッタ電極、前記コレクタ電極、若しくは前記第１および第２放熱体の母材、若しくは合金元素と、
前記接合材料の母材のＳｎと、
金属間化合物を形成する金属元素、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｂｉの内すくなくとも一種を含有し、
残部がＳｎと不可避不純物からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置において、
前記接合材料が、
クラッド圧延法、溶射法、ディッピング法、めっき法のいずれかを用いて前記エミッタ電極と前記コレクタ電極と前記接合材料と複合化した複合材料からなることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置において、
前記エミッタ電極、前記コレクタ電極および前記第１および第２放熱体が、
機械加工法、若しくはプレス成形法により形成され、
前記接合材料を具備した接合部位を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
半導体チップと、
前記半導体チップのエミッタ側に接合されるエミッタ電極と、
前記半導体チップのコレクタ側に接合されるコレクタ電極と、
前記エミッタ電極の前記半導体チップ１と反対側に接合される第１放熱体と、
前記コレクタ電極の前記半導体チップ１と反対側に接合される第２放熱体と
を具備するモジュール半導体装置の製造方法において、
前記半導体チップと前記エミッタ電極と前記第１放熱体、前記半導体チップと前記コレクタ電極と前記第２放熱体を接合する接合材料を形成する工程と、
前記接合材料を形成した前記エミッタ電極と、前記接合材料を形成した前記コレクタ電極と、前記接合材料を形成した前記第１および第２放熱体とを接触させる工程と、
前記接合材料の融点以上に加熱する工程と、
前記半導体チップと、前記エミッタ電極と前記第１放熱体と、前記コレクタ電極と前記第２放熱体とを接合する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、
前記エミッタ電極、前記コレクタ電極および前記第１および第２放熱体が、
Ｃｕ系材料、Ａｌ系材料、若しくはＣｕ系材料とＡｌ系材料を複合化した複合材料のいずれかからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置の製造方法において、
前記複合材料は、
クラッド圧延法、溶射法、ディッピング法、めっき法のいずれかを用いて複合化される工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記接合材料が、
前記半導体チップ、前記エミッタ電極、前記コレクタ電極、若しくは前記第１および第２放熱体の母材、若しくは合金元素と、
前記接合材料の母材のＳｎと、
金属間化合物を形成する金属元素、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｂｉの内すくなくとも一種を含有し、
残部がＳｎと不可避不純物からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記接合材料が、
クラッド圧延法、溶射法、ディッピング法、めっき法のいずれかを用いて前記エミッタ電極と前記コレクタ電極と前記接合材料と複合化した複合材料からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記エミッタ電極、前記コレクタ電極および前記第１および第２放熱体を、機械加工法、若しくはプレス成形法により形成する工程と、
前記接合材料を接合部位に形成する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的な電力変換器に用いられる半導体装置に関し、特に、インバーターなどに適用されるパワートランジスタ、サイリスタ、パワーモジュールなどを対象にした半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の電気特性および寿命を向上させるためには、半導体チップの発熱を速やかに放熱体へ伝達し、半導体装置を効率よく冷却することが求められている。
【０００３】
従来は、各接合部位にはんだリボンを挿入し、フラックスを用いて、各々の構成部品を真空中で接合することが必要であった。フラックスを使用することによって、残渣およびガスによるボイド欠陥の原因となり、真空設備、長い真空接合プロセス時間およびフラックス洗浄工程が必要のため、ボイド欠陥が多く、コスト高になるという問題点があった。
【０００４】
従来、接合材料はＳｎ系材料、エミッタ電極、エミッタ電極および放熱体はＣｕ系材料が用いられている。Ｓｎ系材料として、例えば、Ｓｎ−Ｃｕはんだ合金、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだ合金などが用いられている。シート状のはんだ材料を半導体チップとエミッタ電極、コレクタ電極、若しくは放熱体の間に挿入し、前記被接合部材の表面を活性化するため、フラックスを滴下させ、真空若しくは不活性ガス雰囲気中ではんだ合金の融点以上に加熱し、接合している。又は、フラックスを含有したクリーム状のはんだを前記被接合部材の表面に印刷し、上記と同様な方法で接合している。
【０００５】
しかし、これまでの製造プロセスでは、フラックス中に含有した樹脂成分の残渣および有機溶剤の加熱過程で発生するガスによる接合材料と被接合部材とのぬれ性の低下や膨れによるボイド欠陥が電気的特性、熱伝導特性および半導体装置の寿命に悪影響を及ぼすという問題点が課題であった。
【０００６】
配線接続部の寿命を向上させることにより、従来よりも高温動作させた場合や高温環境下で使用した場合であっても信頼性の高い、モジュール型半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
特許文献１においては、半導体チップの側方に、支柱を立設し、弾力性を有する板状の導体を、この半導体チップの電極のそれぞれに対し、付勢させた状態で掛け渡し固定することにより、電極と導体とを加圧接触させている。
【０００８】
一方、優れた電気特性と熱特性、および高い信頼性の半導体装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００９】
特許文献２においては、半導体素子が配置されているマウント用導電体と、放熱体との間を、シート状放熱絶縁体により接続し、樹脂封止手段によって絶縁封止体に一体化し、熱伝導体を介して冷却器に搭載している。
【特許文献１】特開２００５−２５２００１号公報（第３−４ページ、第１図）
【特許文献２】特開２００６−３０３２２６号公報（第３−４ページ、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、電気特性、熱伝導特性に優れ、長寿命および低コストの半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の請求項１に記載の半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップ１のエミッタ側に接合されるエミッタ電極と、前記半導体チップのコレクタ側に接合されるコレクタ電極と、前記エミッタ電極の前記半導体チップと反対側に接合される第１放熱体と、前記コレクタ電極の前記半導体チップと反対側に接合される第２放熱体と、前記半導体チップと前記エミッタ電極と前記第１放熱体、前記半導体チップと前記コレクタ電極と前記第２放熱体を接合する接合材料とを具備するモジュール半導体装置において、前記接合材料を前記エミッタ電極、前記コレクタ電極および前記第１および第２放熱体の表面に予め形成したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の半導体装置は、請求項１に記載の半導体装置において、前記エミッタ電極、前記コレクタ電極および前記第１および第２放熱体が、Ｃｕ系材料、Ａｌ系材料、若しくはＣｕ系材料とＡｌ系材料を複合化した複合材料のいずれかからなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の半導体装置は、請求項２に記載の半導体装置において、前記複合材料は、クラッド圧延法、溶射法、ディッピング法、めっき法のいずれかを用いて複合化されたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の半導体装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置において、前記接合材料が、前記半導体チップ、前記エミッタ電極、前記コレクタ電極、若しくは前記第１および第２放熱体の母材、若しくは合金元素と前記接合材料の母材のＳｎと金属間化合物を形成する金属元素、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｂｉの内すくなくとも一種を含有し、残部がＳｎと不可避不純物からなることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項５に記載の半導体装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置において、前記接合材料が、クラッド圧延法、溶射法、ディッピング法、めっき法のいずれかを用いて前記エミッタ電極と前記コレクタ電極と前記接合材料と複合化した複合材料からなることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項６に記載の半導体装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置において、前記エミッタ電極、前記コレクタ電極および前記第１および第２放熱体が、機械加工法、若しくはプレス成形法により形成され、前記接合材料を具備した接合部位を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項７に記載の半導体装置の製造方法は、半導体チップと、前記半導体チップのエミッタ側に接合されるエミッタ電極と、前記半導体チップのコレクタ側に接合されるコレクタ電極と、前記エミッタ電極の前記半導体チップと反対側に接合される第１放熱体、前記コレクタ電極３の前記半導体チップと反対側に接合される第２放熱体とを具備するモジュール半導体装置の製造方法において、前記半導体チップと前記エミッタ電極と前記第１放熱体、前記半導体チップと前記コレクタ電極と前記第２放熱体を接合する接合材料を形成する工程と、前記接合材料を形成した前記エミッタ電極と、前記接合材料を形成した前記コレクタ電極と、前記接合材料を形成した前記第１および第２放熱体とを接触させる工程と、前記接合材料の融点以上に加熱する工程と、前記半導体チップと、前記エミッタ電極と前記第１放熱体と、前記コレクタ電極と前記第２放熱体とを接合する工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項８に記載の半導体装置の製造方法は、請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、前記エミッタ電極、前記コレクタ電極および前記第１および第２放熱体が、Ｃｕ系材料、Ａｌ系材料、若しくはＣｕ系材料とＡｌ系材料を複合化した複合材料のいずれかからなることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項９に記載の半導体装置の製造方法は、請求項８に記載の半導体装置の製造方法において、前記複合材料は、クラッド圧延法、溶射法、ディッピング法、めっき法のいずれかを用いて複合化される工程を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項１０に記載の半導体装置の製造方法は、請求項７乃至９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、前記接合材料が、前記半導体チップ、前記エミッタ電極、前記コレクタ電極、若しくは前記第１および第２放熱体の母材、若しくは合金元素と前記接合材料の母材のＳｎと金属間化合物を形成する金属元素、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｂｉの内すくなくとも一種を含有し、残部がＳｎと不可避不純物からなることを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項１１に記載の半導体装置の製造方法は、請求項７乃至１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、前記接合材料が、クラッド圧延法、溶射法、ディッピング法、めっき法のいずれかを用いて前記エミッタ電極と前記コレクタ電極と前記接合材料と複合化した複合材料からなることを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項１２に記載の半導体装置の製造方法は、請求項７乃至１１のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、前記エミッタ電極、前記コレクタ電極および前記第１および第２放熱体を、機械加工法、若しくはプレス成形法により形成する工程と、前記接合材料を接合部位に形成する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の半導体装置およびその製造方法によれば、本発明による材料および構成部品の製造方法を用いることによって、電気的特性、熱伝導特性および信頼性に優れた高性能半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００２５】
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２６】
[第１の実施の形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の模式的断面構造を示す。
【００２７】
第１の実施の形態に係る半導体装置は、図１に示すように、半導体チップ１と、半導体チップ１のエミッタ側に接合されるエミッタ電極２と、半導体チップ１のコレクタ側に接合されるコレクタ電極３と、エミッタ電極２の前記半導体チップ１と反対側に接合される第１放熱体４と、コレクタ電極３の半導体チップ１と反対側に接合される第２放熱体５と、半導体チップ１とエミッタ電極２と第１放熱体４、半導体チップ１とコレクタ電極３と第２放熱体５を接合する接合材料（２ａ、２ｂ、２ｃ、３ａ、３ｂ、３ｃ）とを具備するモジュール半導体装置において、接合材料（２ａ、２ｂ、２ｃ、３ａ、３ｂ、３ｃ）をエミッタ電極２、コレクタ電極３および第１放熱体４および第２放熱体５の表面に予め形成している。
【００２８】
このようにして、予めエミッタ電極２、コレクタ電極３と第１放熱体４，第２放熱体５の表面に接合材料を形成することによって、シート状の接合材料の挿入工程やクリーム状の接合材料の印刷工程を省略することができると共に、フラックスを使用しないことによって、フラックス中の樹脂材分の残渣や溶剤から発生するガスによる膨れを解消することができる。
【００２９】
その結果、ボイド欠陥を低減させることができると共に、フラックス使用しないことで洗浄工程を省略し、製造コスト低減になる。
【００３０】
また、第１の実施の形態に係る半導体装置は、エミッタ電極２、コレクタ電極３および第１放熱体４および第２放熱体５が、Ｃｕ系材料、Ａｌ系材料、若しくはＣｕ系材料とＡｌ系材料を複合化した複合材料のいずれかからなる。
【００３１】
Ａｌ系材料を用いることによって、電気特性および熱伝導特性は若干低下するものの、材料コストおよび軽量化を図ることができる。特に、車載用半導体装置を軽量化することによって、燃費を向上させることができる。
【００３２】
また、Ｃｕ系材料とＡｌ系材料を複合化することによって、例えば、Ａｌ系材料の両表面にＣｕ系材料とをクラッド化することにより、軽量化を図ることができると共に、表面層のライナーのＣｕ系材料と接合材料との優れた接合強度を維持することができる。
【００３３】
また、第１の実施の形態に係る半導体装置において、複合材料は、クラッド圧延法、溶射法、ディッピング法、めっき法のいずれかを用いて複合化されている。
【００３４】
複合化プロセスは特に限定するものではないが、量産プロセスとして、優れた生産性と有するクラッド圧延法、溶射法、ディッピング法、めっき法の他に、物理蒸着法や化学蒸着法なども挙げられる。
【００３５】
また、第１の実施の形態に係る半導体装置において、接合材料は、半導体チップ１、エミッタ電極２、コレクタ電極３、若しくは第１放熱体４および第２放熱体５の母材、若しくは合金元素と接合材料の母材のＳｎと金属間化合物を形成する金属元素、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｂｉの内すくなくとも一種を含有し、残部がＳｎと不可避不純物からなる。
【００３６】
例えば、エミッタ電極、コレクタ電極、若しくは放熱体がＣｕ系材料を用いる場合では、接合材料が、ＳｎとＣｕと金属間化合物を形成する元素Ｃｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｇｅのうちすくなくとも一種を含有することが望ましい。例えば、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｃｏ−Ｔｉ金属間化合物がＣｕ系材料と接合材料の接合界面に形成し、接合強度を向上させることができる。
【００３７】
なお、他の材料組成、例えば、Ｃｏ系、Ｎｉ系、Ｔｉ系、Ｇｅ系、Ｚｎ系、Ａｌ系、Ａｇ系、Ｂｉ系の場合についても、同様に適用可能である。
【００３８】
また、第１の実施の形態に係る半導体装置において、接合材料は、クラッド圧延法、溶射法、ディッピング法、めっき法のいずれかを用いてエミッタ電極２とコレクタ電極３と上記接合材料と複合化した複合材料からなる。
【００３９】
接合材料とエミッタ電極、コレクタ電極、放熱体とを複合化する方法として、前述と同様に、クラッド圧延法、溶射法、ディッピング法、めっき法によって行なわれる。クラッド化する素材の表面の酸化皮膜を除去し、ある一定の加工率を施すことによって、クラッド界面における金属拡散を進行させ、複合化するものである。
【００４０】
また、溶融した接合材料中にエミッタ電極、コレクタ電極又は、放熱体の素材を連続的に浸漬し、前記素材の表面に一定の膜厚の接合材料のラインナーを形成することができる。
【００４１】
また、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の大きな特徴は、上記の接合材料を形成したエミッタ電極２、コレクタ電極３および第１放熱体４および第２放熱体５が、機械加工法、若しくはプレス成形法により形成され、上記接合材料を具備した接合部位を有する。
【００４２】
この方法を採用することによって、構成部品の接合部位に予め接合材料を具備することができる。すなわち、非接合部位を機械加工法、プレス法で取除く、若しくは凹ますことによて、被接合相手材と非接触させることができる。
【００４３】
このようにして、複雑な形状の構成部品とその接合部位に接合材料を具備させながら一括の製造することができ、極めて生産性が良く、経済的である。
【００４４】
（製造方法）
また、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体チップ１と、半導体チップ１のエミッタ側に接合されるエミッタ電極２と、半導体チップ１のコレクタ側に接合されるコレクタ電極３と、エミッタ電極２の半導体チップ１と反対側に接合される第１放熱体４と、コレクタ電極３の半導体チップ１と反対側に接合される第２放熱体５とを具備するモジュール半導体装置の製造方法において、半導体チップ１とエミッタ電極２と第１放熱体４を接合する接合材料（２ａ、２ｂ、２ｃ）、半導体チップ１とコレクタ電極３と第２放熱体５を接合する接合材料（３ａ、３ｂ、３ｃ）を形成する工程と、接合材料（２ａ、２ｂ、２ｃ）を形成したエミッタ電極２と、接合材料（３ａ、３ｂ、３ｃ）を形成したコレクタ電極３と、接合材料を形成した第１放熱体４および第２放熱体５とを接触させる工程と、接合材料の融点以上に加熱する工程と、半導体チップ１と、エミッタ電極２と第１放熱体４と、コレクタ電極３と第２放熱体５とを接合する工程とを有する。
【００４５】
また、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、エミッタ電極２、コレクタ電極３および第１放熱体４および第２放熱体５が、Ｃｕ系材料、Ａｌ系材料、若しくはＣｕ系材料とＡｌ系材料を複合化した複合材料のいずれかからなる。
【００４６】
また、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法において、複合材料は、クラッド圧延法、溶射法、ディッピング法、めっき法のいずれかを用いて複合化される工程を有する。
【００４７】
また、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法において、接合材料は、半導体チップ１、エミッタ電極２、コレクタ電極３、若しくは第１放熱体４および第２放熱体５の母材、若しくは合金元素と接合材料の母材のＳｎと金属間化合物を形成する金属元素、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ａｇ、Ｂｉの内すくなくとも一種を含有し、残部がＳｎと不可避不純物からなる。
【００４８】
また、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法において、接合材料は、クラッド圧延法、溶射法、ディッピング法、めっき法のいずれかを用いてエミッタ電極２とコレクタ電極３と前記接合材料と複合化した複合材料からなる。
【００４９】
また、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法において、エミッタ電極２、コレクタ電極３および第１放熱体４および第２放熱体５を、機械加工法、若しくはプレス成形法により形成する工程と、接合材料を接合部位に形成する工程とを有する。
【００５０】
第１の実施の形態に係る半導体装置は、図１に示すように、半導体チップ１のエミッタ側にはエミッタ電極２、コレクタ側にはコレクタ電極３が電気的に接続するように接合材料によって接合されている。また、エミッタ電極のもう一方側とコレクタ電極のもう一方側には、放熱用の放熱体４が接合材料によって、接合されている。
【００５１】
半導体チップ１の動作で発熱する熱をエミッタ電極２とコレクタ電極３を通して放熱体４、５に放熱する構造となっている。
【００５２】
半導体装置の電気特性および寿命を向上させるためには、半導体チップ１の発熱を速やかに放熱体４、５へ伝達し、半導体装置を効率よく冷却することが求められている。
【００５３】
半導体装置の製造技術として、半導体チップと、接合材料を形成したエミッタ電極と、接合材料を形成した放熱体およびコレクタ電極と、接合材料を形成した放熱体とを接触させ、接合材料の融点以上に加熱し、前記の構成部品を一括に接合する。
【００５４】
また、製造上、いくつかの構成部品を接合しモジュール化した後、最終的に複数のモジュールを一括接合することもできる。このようにして、ボイド欠陥を低減させ、半導体装置の電気特性、熱伝導特性、信頼性が向上した半導体装置を提供することができる。
【００５５】
＜実施例１＞
厚さ３ｍｍの無酸素銅板の両面に厚さ０．１ｍｍのＳｎ−０．７重量％Ｃｕ−０．２重量％Ｃｏ−０．１％重量Ｔｉはんだリボンを挿置し、冷間圧延を行なって、厚さ１．６ｍｍのＳｎ−０．７重量％Ｃｕ−０．２重量％Ｃｏ−０．１％重量Ｔｉ／無酸素銅／Ｓｎ−０．７重量％Ｃｕ−０．２重量％Ｃｏ−０．１％重量Ｔｉのクラッド材料を製作した。
【００５６】
次に、クラッド材料をプレス成形し、図１に示すように、所定形状、寸法のエミッタ電極２およびコレクタ電極３を製作した。このようにして、エミッタ電極２には、エミッタ電極２と半導体チップ１との接合部位において、接合材料２ａを具備し、放熱体４との接合部位において、接合材料２ｃを具備した。また、エミッタ電極２には、エミッタ電極２と半導体チップ１との非接合部位において、凹み部分に接合材料２ｂを形成した。このようにして、必要としない接合材料のはみ出しを防止した。コレクタ電極３には、半導体チップ１および放熱体５の接合部位において、それぞれ接合材料３ａおよび３ｃを具備し、非接合部位において、凹み部分に接合材料３ｂを形成した。
【００５７】
次に、図１に示したような構成で、半導体チップ１とエミッタ電極２とコレクタ電極３と放熱体４および５を配置し、真空中で２５０℃加熱して、接合した。
【００５８】
Ｘ線探傷試験で接合部位のボイド欠陥率を観測した結果、ボイド欠陥率の面積率が３％以下、同条件で、厚さ０．０５ｍｍのＳｎ−０．７重量％Ｃｕ−０．２重量％Ｃｏ−０．１％重量Ｔｉはんだリボンからなる接合材料を挿入し、フラックスを使用して製造した半導体装置のボイド欠陥率の１０〜２０％と比較して、著しく向上したことがわかった。
【００５９】
実施例１のように製造した半導体装置の熱伝導特性は、従来の方法で製造した半導体装置と比較して、１．５〜２倍向上した。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の半導体装置は、電力変換器に用いられる半導体装置に適用かのうであり、特に、インバーターなどに適用されるパワートランジスタ、サイリスタ、パワーモジュールなどを対象にした半導体装置などの幅広い適用分野を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の模式的断面構造図。
【符号の説明】
【００６２】
１…半導体チップ
２…エミッタ電極
２ａ、２ｂ、２ｃ、３ａ、３ｂ、３ｃ…接合材料
３…コレクタ電極
４…第１放熱体
５…第２放熱体
【図１】
2010118533.tif 000003