(57)【要約】【課題】高温動作に対する高い信頼性をもつ半導体モジュールを得る。【解決手段】半導体チップ１０の下面側は基板２０に接合され、基板２０の下面側は金属製の基体（放熱板）３０の上面側に接合される。基板２０は、セラミックス基板２１の上面及び下面にそれぞれ金属層２２が基板内第１接合層２３によって接合された多層構造ととされる。半導体チップ１０と上側の金属層２２とを接合する第１接合層６１を構成するはんだ（第１接合材料）は、その融点が、下側の金属層２２と基体３０とを接合する第２接合層６２を構成するはんだ（第２接合材料）よりも６０〜８０℃高く、かつ硬度（例えばビッカース硬度）も高く設定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、当該半導体チップが上面側に接合された基板と、当該基板の下面側が接合された金属製の基体と、を具備し、前記基板と前記半導体チップとがモールド層の中に封止された構成を具備する半導体モジュールであって、
前記基板は、窒化珪素を主成分とするセラミックス基板の両面にそれぞれ金属層が接合された構成を具備し、
前記半導体チップの下面と前記基板における上面側の前記金属層とは金（Ａｕ）−ゲルマニウム（Ｇｅ）合金からなる第１接合材料で接合され、
前記基板における下面側の前記金属層と前記基体の上面とは金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）合金からなる第２接合材料で接合され、
前記第１接合材料の融点は、前記第２接合材料の融点よりも高く設定されたことを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
前記半導体チップの上面に、前記第２接合材料を用いてリード端子が接合されたことを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記半導体チップは窒化珪素（ＳｉＣ）で構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記基体は銅又はアルミニウムを主成分として構成されたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記基板において、
前記セラミックス基板と前記金属層とは、前記第１接合材料よりも高い融点をもつろう接材で接合されたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記基板は、前記セラミックス基板の両面にそれぞれ前記金属層が接合された構造が複数組積層されて構成されたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項７】
前記基板は、前記第１接合材料の融点よりも高い融点をもつ第１のろう接材で前記セラミックス基板の両面にそれぞれ前記金属層が接合された構造が、前記第１接合材料の融点よりも高くかつ前記第１のろう接材の融点よりも低い融点をもつ第２のろう接材を用いて、複数組積層され接合されて構成されたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の半導体モジュール。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の半導体モジュールの製造方法であって、
前記第１接合材料を用いて前記半導体チップを前記基板に接合する第１接合工程と、
前記第１接合工程の後で、前記第２接合材料を用いて前記基板を前記基体に接合する第２接合工程と、
を具備することを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
【請求項９】
請求項７に記載の半導体モジュールの製造方法であって、
前記セラミックス基板の両面にそれぞれ前記金属層を前記第１のろう接材で接合した構造を複数組製造した後に、前記構造を複数組積層して前記第２のろう接材で接合して前記基板を製造する基板製造工程と、
前記第１接合材料を用いて前記半導体チップを前記基板に接合する第１接合工程と、
前記第１接合工程の後で、前記第２接合材料を用いて前記基板を前記基体に接合する第２接合工程と、
を具備することを特徴とする半導体モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大電力で動作する半導体チップがモールド層に封止された半導体モジュールの構造に関する。また、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップが使用される際には、これが基板上に搭載された構造がモールド層中に封止された形態をもつ半導体モジュールとされる。ここで、半導体チップの動作時の放熱性を確保するために、基板は熱伝導率の高い材料で構成され、この基板の上面側に半導体チップが搭載され、基板の下面側には大きな放熱板が接続され、放熱板の下面側から放熱がなされる形態とされる。半導体チップの電極に接続されたリード端子は、モールド層から突出して形成されて電極として使用され、下面で露出した放熱板も電極端子の一つとして使用されることがある。
【０００３】
こうした構成の半導体モジュールの具体的構造、製造方法は、例えば特許文献１に記載されている。この場合には、半導体チップがダイパッド（金属板）の上面に搭載された後に、半導体チップ上の電極とリード端子とがボンディングワイヤで接続された後に、ダイパッドの下面が絶縁層を介して放熱板に接合される。その後、放熱板の上面側において、半導体チップ等が封止されるように、熱硬化性樹脂で構成されたモールド層が形成される。
【０００４】
また、放熱板との間の絶縁性を確保するために、半導体チップが金属板ではなく絶縁性のセラミックス基板に搭載される場合もある。一般にセラミックス基板の熱伝導率は銅等と比べて低いが、こうした場合には、熱伝導率が１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度と比較的高い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とするセラミックス基板が使用される。こうした場合には、配線となる金属パターンがセラミックス基板の表面に形成される場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１６５２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
半導体チップに形成された半導体素子が大電力で動作する場合には、半導体チップの温度は特に高くなり、放熱板等を介して放熱が効率的に行われた場合でも、動作時の温度が２００℃以上になる場合もある。こうした状況は、半導体チップがワイドバンドギャップ半導体（ＳｉＣ等）で構成された場合のように、大電力動作を前提として設計された場合において特に顕著である。
【０００７】
こうした場合においては、使用される際には、この半導体モジュールは、室温からこの高温にわたる冷熱サイクルを経る。一般に、半導体チップを構成する材料と、放熱板等、その周囲の構成物を構成する材料とは異なり、その熱膨張係数も異なるために、半導体チップ自身、半導体チップとダイパッドとの接合部、あるいはダイパッドと放熱板との接合部等に応力が集中する。一般に、半導体チップとダイパッドとの接合やダイパッドと放熱板との接合にははんだ等が用いられ、最高温度がこのはんだの融点に近くなる場合には、熱サイクル時に発生した応力によって、融点よりも低い温度においてもはんだ接合の劣化が発生した。また、セラミックス基板が用いられる場合には、脆性のセラミックス基板が割れる場合もあった。このため、この半導体モジュールの信頼性は低くなった。
【０００８】
すなわち、高温動作に対する高い信頼性をもつ半導体モジュールを得ることは困難であった。
【０００９】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の半導体モジュールは、半導体チップと、当該半導体チップが上面側に接合された基板と、当該基板の下面側が接合された金属製の基体と、を具備し、前記基板と前記半導体チップとがモールド層の中に封止された構成を具備する半導体モジュールであって、前記基板は、窒化珪素を主成分とするセラミックス基板の両面にそれぞれ金属層が接合された構成を具備し、前記半導体チップの下面と前記基板における上面側の前記金属層とは金（Ａｕ）−ゲルマニウム（Ｇｅ）合金からなる第１接合材料で接合され、前記基板における下面側の前記金属層と前記基体の上面とは金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）合金からなる第２接合材料で接合され、前記第１接合材料の融点は、前記第２接合材料の融点よりも高く設定されたことを特徴とする。
本発明の半導体モジュールは、前記半導体チップの上面に、前記第２接合材料を用いてリード端子が接合されたことを特徴とする。
本発明の半導体モジュールにおいて、前記半導体チップは窒化珪素（ＳｉＣ）で構成されたことを特徴とする。
本発明の半導体モジュールにおいて、前記基体は銅又はアルミニウムを主成分として構成されたことを特徴とする。
本発明の半導体モジュールは、前記基板において、前記セラミックス基板と前記金属層とは、前記第１接合材料よりも高い融点をもつろう接材で接合されたことを特徴とする。
本発明の半導体モジュールにおいて、前記基板は、前記セラミックス基板の両面にそれぞれ前記金属層が接合された構造が複数組積層されて構成されたことを特徴とする。
本発明の半導体モジュールにおいて、前記基板は、前記第１接合材料の融点よりも高い融点をもつ第１のろう接材で前記セラミックス基板の両面にそれぞれ前記金属層が接合された構造が、前記第１接合材料の融点よりも高くかつ前記第１のろう接材の融点よりも低い融点をもつ第２のろう接材を用いて、複数組積層され接合されて構成されたことを特徴とする。
本発明の半導体モジュールの製造方法は、前記半導体モジュールの製造方法であって、前記第１接合材料を用いて前記半導体チップを前記基板に接合する第１接合工程と、前記第１接合工程の後で、前記第２接合材料を用いて前記基板を前記基体に接合する第２接合工程と、を具備することを特徴とする。
本発明の半導体モジュールの製造方法は、前記半導体モジュールの製造方法であって、前記セラミックス基板の両面にそれぞれ前記金属層を前記第１のろう接材で接合した構造を複数組製造した後に、前記構造を複数組積層して前記第２のろう接材で接合して前記基板を製造する基板製造工程と、前記第１接合材料を用いて前記半導体チップを前記基板に接合する第１接合工程と、前記第１接合工程の後で、前記第２接合材料を用いて前記基板を前記基体に接合する第２接合工程と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は以上のように構成されているので、高温動作に対する高い信頼性をもつ半導体モジュールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体モジュールの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る半導体モジュールの断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体モジュールの製造方法を示す工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態となる半導体モジュール、及びその製造方法について説明する。この半導体モジュールにおいては、半導体チップが熱伝導率の高い基板上に搭載された構造がモールド層中に設けられている。この半導体チップは大電力で動作し、基板及びその下の放熱板を介して放熱がなされるものの、その動作時の最高温度は２５０℃程度にも達する。
【００１４】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る半導体モジュール１００の構成を示す断面図である。ここで使用される半導体チップ１０の下面側は基板２０に接合され、基板２０の下面側は金属製の基体（放熱板）３０の上面側に接合される。半導体チップ１０の上面側には図中左側に突出する上面側リード端子（リード端子）４１が接合される。また、基体３０の一部は、図中右側に突出する下面側リード端子（リード端子）３１となっている。基体３０の上面側では、基板２０、半導体チップ１０を封止してモールド層５０が形成されている。
【００１５】
半導体チップ１０は、炭化珪素（ＳｉＣ）で構成され、この中に半導体素子としてショットキーダイオード等が形成されている。ショットキーダイオードの一方の電極は半導体チップ１０の上面側で上面側リード端子４１に接続され、他方の電極は、図示の範囲外で下面側リード端子３１（基体３０）に接続されている。この半導体チップ１０を製造する際には、拡散層や電極等からなる半導体素子が大径のＳｉＣウェハにおいて多数形成された後に、ＳｉＣウェハが分割されて個々の半導体チップ１０とされる。半導体モジュール１００を製造する際に、半導体チップ１０に形成されている半導体素子の劣化等を発生させないためには、半導体チップ１０の温度は例えば４００℃以下とする必要がある。
【００１６】
基板２０は、セラミックス基板２１の上面及び下面にそれぞれ金属層２２が基板内第１接合層２３によって接合された多層構造とされる。セラミックス基板２１は窒化珪素質セラミックス（窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）を主成分とするセラミックス）で構成される。金属層２２は熱伝導率の高い銅又は銅合金で構成され、その表面は金めっき加工されている。セラミックス基板２１は絶縁性であるため、半導体チップ１０の下面側と基体３０側との間の絶縁性を確保することができる。
【００１７】
基板２０においてセラミックス基板２１と金属層２２の間の接合に用いられる基板内第１接合層２３を構成するろう接材（第１のろう接材）としては、例えば接合温度が６００℃以上のＡｇ−Ｃｕ系合金が用いられる。このろう接材の接合温度・融点は前記の動作時の最高温度（２５０℃）と比べて充分高いため、半導体モジュール１００の動作時に基板内第１接合層２３に悪影響が及ぶことは少ない。セラミックス基板２１、金属層２２の厚さは、それぞれ３２０μｍ、３００μｍ程度とされ、基板内第１接合層２３はこれらに対して無視できる程度の厚さとされる。図１に示されるように、半導体チップ１０は、上面側の金属層２２の上面側に接合される。
【００１８】
基体３０は、金属層２２と同様に、熱伝導率の高い銅又は銅合金で構成される。ただし、図示されるように、基体３０は金属層２２よりも大きくかつ厚く構成され、例えばその厚さは２．０ｍｍ程度とされる。基体３０は、基板２０における下側の金属層２２の下面側に接合される。基体３０の機械的強度は高く、基体３０はこの半導体モジュール１００全体を機械的に支持する。また、この半導体モジュール１００が使用される際には、その機械的固定も基体３０を装置に固定することによって行われ、半導体チップ１０からの放熱も基体３０を介して装置側に向かって行われる。なお、上面側リード端子４１も、金属層２２、基体３０と同様に銅又は銅合金で構成される。
【００１９】
モールド層５０は、上記の動作時の最高温度（２５０℃）に対する充分な耐熱性をもつ樹脂材料で構成される。具体的には、硬化温度は１５０℃程度であるが、硬化後は３５０℃以上の温度における重量変化が１％以下である変形ポリシロキサン（例えばＡＤＥＫＡ製：商品名ＢＹＸ−００１）等を用いることができる。
【００２０】
半導体チップ１０と基板２０（上側の金属層２２）との間の接合、基板２０（下側の金属層２２）と基体３０との間の接合は、共に基板内第１接合層２３よりも融点（接合温度）が低く、半導体チップ１０に悪影響を与えない程度の温度で接合が可能なはんだによって行われる。ただし、前者の接合と後者の接合においては、異なる成分、融点のはんだ材料が用いられる。
【００２１】
半導体チップ１０と上側の金属層２２とを接合する第１接合層６１を構成するはんだ（第１接合材料）は、その融点が、下側の金属層２２と基体３０とを接合する第２接合層６２を構成するはんだ（第２接合材料）よりも６０〜８０℃高く、かつ硬度（例えばビッカース硬度）も高く設定される。具体的には、例えば第１接合層６１を構成するはんだ材料としては、Ａｕ−Ｇｅ合金、例えばＧｅを重量比で１２％程度含み、融点が３５６℃である合金が用いられ、第２接合層６２を構成するはんだ材料としては、Ａｕ−Ｓｎ合金、例えばＳｎを重量比で２２％程度含み、融点が２８６℃である合金が用いられる。これらのはんだ材料の融点は、その合金組成によって変化するが、第１接合層６１を構成するはんだ材料の融点は３５６℃±５℃、第２接合層６２を構成するはんだ材料の融点は２８６℃±５℃程度とされる。これらの温度は、上記の動作時の最高温度（２５０℃）よりも高く設定されるため、第１接合層６１、第２接合層６２が半導体モジュール１００の動作に際して溶融することはない。
【００２２】
上面側リード端子４１と半導体チップ１０の上面側との間は、下側の金属層２２と基体３０との間と同様の接合層を介して接合される。すなわち、これらの間にも第２接合材料からなる第２接合層６２が形成されている。
【００２３】
図１の構成の半導体モジュール１００において、半導体チップ１０を構成するＳｉＣ、金属層２２及び基体３０の主成分であるＣｕ、セラミックス基板２１の主成分であるＳｉ３Ｎ４、第１接合層６１及び第２接合層６２の主成分であるＡｕの熱膨張係数（線膨張係数）は、それぞれ４．５ｐｐｍ／Ｋ、１６．８ｐｐｍ／Ｋ、２．８ｐｐｍ／Ｋ、１４．２ｐｐｍ／Ｋ程度である。このため、発熱源となる半導体チップ１０側の熱膨張係数は４．５ｐｐｍ／Ｋ、機械的支持基板となる基体３０側の熱膨張係数は１６．８ｐｐｍ／Ｋとなり、大きく異なる。このため、半導体チップ１０と基体３０との間に、これらの中間的な熱膨張係数をもつ材料からなる多層構造として、基板２０及び第１接合層６１、第２接合層６２が設けられている。この多層構造によって、冷熱サイクルに際して半導体チップ１０に加わる応力が分散され、緩和される。また、第１接合層６１、第２接合層６２に加わる応力も緩和される。この際、硬度の高い第１接合層６１を半導体チップ１０側に形成し、硬度の低い第２接合層６２を基体３０側に用いているため、特に半導体チップ１０側の変形が抑制され、半導体チップ１０に加わる応力による悪影響が抑制される。前記の通り、第１接合層６１、第２接合層６２は動作時に溶融することはなく、更に、上記の多層構造によって、第１接合層６１、第２接合層６２に加わる応力も低減される。このため、動作温度が２５０℃となる場合においても、冷熱サイクルに対する高い信頼性を得ることができる。
【００２４】
ここで、Ｃｕ、Ａｕ、Ｓｉ３Ｎ４の熱伝導率はそれぞれ３５０、３００、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であり、Ｓｉ３Ｎ４を主成分とするセラミックス基板２１の熱伝導率は比較的低い。このため、放熱性を高めるためには、基板２０においてセラミックス基板２１を薄くすることが必要である。この点において、従来使用されていた窒化アルミニウムセラミックスと比べて、窒化珪素セラミックスの曲げ強度は高いため、セラミックス基板２１を薄くした場合でも充分な機械的強度が得られるために、これを薄くすることが可能である。このため、基板２０を介した高い放熱性を得ることができる。あるいは、セラミックス基板２１を薄くできる分だけ金属層２２を厚くすることもできる。
【００２５】
以上より、図１の構成の半導体モジュール１００においては、高温動作時に対する高い信頼性が得られる。
【００２６】
また、上記の半導体モジュール１００は、以下の製造方法によって容易に製造することができる。図２は、この製造方法を示す工程断面図である。
【００２７】
まず、図２（ａ）に示されるように、セラミックス基板２１の上下両面に基板内第１接合層２３を介して金属層２２を接合して基板２０を製造する（基板製造工程）。この工程においては、基板内第１接合層２３となるろう接材をセラミックス基板２１の両面に例えばスクリーン印刷によって塗布形成した構成を２枚の金属層２２の間に挟んで積層して接合温度（６００℃以上）以上に加熱を行い、このろう接材を溶融させた後、冷却してこのろう接材を固化させることによって、基板２０が得られる。なお、この工程においては半導体チップ１０は用いられないため、金属層２２とセラミックス基板２１とを強固に接合できるろう接材であれば、その接合温度が高いものを適宜用いることができる。なお、前記の通りセラミックス基板２１と金属層２２の熱膨張係数は大きく異なるが、セラミックス基板２１の上下に同様に金属層２２が接合されているため、接合後に室温まで冷却する際にも、基板２０全体に反りは生じない。
【００２８】
次に、図２（ｂ）に示されるように、基板２０（上側の金属層２２）の上面に第１接合材料７１を塗布形成する。第１接合材料７１は、溶融・固化後に前記の第１接合層６１となるはんだ材料であり、例えば前記のＡｕ−Ｇｅ合金粉末をペースト状にしたものをスクリーン印刷することによって塗布形成される。
【００２９】
その後、図２（ｂ）の構造に半導体チップ１０を積層し、第１接合材料７１の融点（例えば３５６℃）以上の温度に加熱した後に、冷却することによって、図２（ｃ）に示されるように、第１接合層６１が形成される（第１接合工程）。これによって、半導体チップ１０と基板２０とが第１接合層６１によって接合された構造が得られる。
【００３０】
次に、図２（ｄ）に示されるように、半導体チップ１０の上面に第２接合材料７２を塗布形成する。第２接合材料７２は、溶融・固化後に前記の第２接合層６２となるはんだ材料であり、その組成は異なるが、形成方法は第１接合材料７１と同様である。
【００３１】
一方、図２（ｅ）に示されるように、基体３０の上にも、同様に第２接合材料７２を塗布形成する。
【００３２】
その後、上面側リード端子４１、図２（ｄ）の構造、図２（ｅ）の構造を積層し、第２接合材料７２の融点（例えば２８６℃）以上の温度に加熱した後に、冷却することによって第２接合層６２が形成される（第２接合工程）。これにより、図２（ｆ）に示されるように、半導体モジュール１００におけるモールド層５０を除いた構造が得られる。
【００３３】
最後に、図２（ｇ）に示されるように、基板２０、半導体チップ１０を封止するようにモールド層５０を形成する。モールド層５０は、液状の熱硬化性の樹脂材料（例えば前記のＡＤＥＫＡ製：商品名ＢＹＸ−００１等）を図２（ｆ）の構造に滴下した後に、硬化温度以上に加熱することによって形成される。また、トランスファーモールド等の、金型を用いた手法を用いることもできる。これによって、図１の構成の半導体モジュール１００が得られる。
【００３４】
上記の製造方法においては、はんだを用いた接合が、第１接合工程（図２（ｃ））、第２接合工程（図２（ｆ））の２回にわたり行われる。ここで、２回目の接合（図２（ｆ））における接合温度は第２接合材料７２に対応した接合温度であり、この温度は第１接合工程（図２（ｃ））に用いられる第１接合材料７１の接合温度よりも６０〜８０℃低く設定されている。このため、第１接合層６１に悪影響を与えずに第２接合工程（図２（ｆ））を行うことができる。なお、基板２０においても基板内第１接合層２３が形成されているが、基板内第１接合層２３を構成するろう接材の融点は、第１接合材料７１よりも更に高いために、基板内第１接合層２３対しても悪影響は及ばない。第１接合工程（図２（ｃ））においても、この点は同様である。
【００３５】
以上の製造方法により、半導体モジュール１００を容易かつ高い信頼性で製造することができる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
上記の構成においては、セラミックス基板２１と金属層２２を含む多層構造をもつ基板２０を介して半導体チップ１０を基体３０に搭載しているために、半導体チップ１０と基体３０との間の熱膨張差によって発生した応力を分散させ、緩和している。このため、基板における積層数をより多くすることによって、単一の層に加わる応力はより緩和され、より高い信頼性が得られる。このため、第２の実施の形態においては、積層数をより多くしている。
【００３７】
図３は、第２の実施の形態に係る半導体モジュール２００の構成を示す断面図である。この半導体モジュール２００においては、前記の基板２０の代わりに基板８０が用いられている。基板８０は、前記の基板２０が２つ積層された構造をもつ。
【００３８】
具体的には、基板８０は、セラミックス基板２１の両面にそれぞれ金属層２２が基板内第１接合層２３を介して接合された構造（前記の基板２０と同様の構造）が、基板内第２接合層８１を介して上下方向に２組接合された構成を具備する。基板内第２接合層８１を構成するろう接材（第２のろう接材）の接合温度は、基板内第１接合層２３を構成するろう接材（第１のろう接材）の融点（接合温度）よりも低く、第１接合材料７１の融点よりも高くなるように設定される。例えば、Ａｇ−Ｃｕ系のろう接材におけるＣｕ組成を適宜調整することによって第１のろう接材と第２のろう接材とすることができる。
【００３９】
図４は、この半導体モジュール２００の製造方法を示す工程断面図である。ここでは、図４（ａ）に示されるように、まず図３（ａ）と同様にして、セラミックス基板２１の両面にそれぞれ金属層２２が基板内第１接合層２３を介して接合された構造が２組製造される。次に、図４（ｂ）に示されるように、この２組の構造の金属層２２同士を、基板内第２接合層８１を介して接合する（基板製造工程）。基板内第２接合層８１を構成する第２のろう接材の融点を上記の通りの設定とすれば。図４（ｂ）における接合の際に、基板内第１接合層２３に悪影響が及ぶことはない。
【００４０】
その後は、図２における基板２０（セラミックス基板２１等）の代わりに上記の基板８０を用いて、同様に半導体モジュール２００を製造することができる。図４（ｃ）〜（ｇ）に示された工程は、それぞれ第１の実施の形態における図２（ｂ）〜（ｆ）と同様である。図４における記載は省略しているが、モールド層５０を形成する工程（図２（ｇ））も、第１の実施の形態と同様に行われる。
【００４１】
このように、図３の構成の半導体モジュール２００も、上記の製造方法によって容易に製造することができる。
【００４２】
この構成においては、セラミックス基板２１が２枚用いられるが、これらを同一材料で構成する必要はない。例えば、半導体チップ１０側にある上側のセラミックス基板２１としては、第１の実施の形態と同様に、機械的強度の高い窒化珪素質セラミックスを用いることが好ましいが、下側のセラミックス基板２１としては、機械的強度はこれよりも低いが熱伝導率の高い窒化アルミニウムセラミックスを用いることができる。
【００４３】
図３、４の例では、セラミックス基板２１の両面にそれぞれ金属層２２が基板内第１接合層２３を介して接合された構造を２組積層して基板８０としたが、この構造を３組以上積層しても同様の効果を奏することは明らかである。こうした場合においても、最上部のセラミックス基板２１としては窒化珪素質セラミックスを用いることが好ましい。
【００４４】
なお、上記の例では、金属層２２、基体３０を共に銅又は銅合金で構成されるものとしたが、これらを異なる材料とすることもできる。例えば、より厚く大きな基体３０をアルミニウム又はアルミニウム合金で構成することもできる。すなわち、基体３０は、熱伝導率の高い銅やアルミニウムを主成分として構成することが好ましい。ただし、その表面には、第２接合材料を用いた接合が可能なように、Ａｕ等のめっき処理が施されていることが好ましい。
【００４５】
また、上記の例では、ＳｉＣで構成された半導体チップ１０が用いられるものとしたが、同様に大電力で動作する半導体素子が形成され、金属で構成された基体との間の熱膨張係数の差が大きなチップであれば、他の材料で構成されたチップを用いた場合であっても、上記の構成が有効であることは明らかである。例えば、半導体チップを、窒化ガリウム（ＧａＮ）、シリコン（Ｓｉ）等で構成することもできる。これに応じて、半導体チップに形成される半導体素子も、適宜設定される。
【００４６】
また、上記の例では、単一の半導体モジュール内において、半導体チップと基板とが一つずつ用いられていたが、単一の基板の上に複数の半導体チップが搭載されていてもよい。また、独立した複数の基板が用いられていてもよく、この際、基板の構成が各々で異なっていてもよいことは明らかであり、例えば搭載する半導体チップの発熱量等に応じて基板の構成を異ならせることもできる。すなわち、半導体モジュール内における基板や半導体チップの構成は、上記の効果を奏する限りにおいて適宜設定することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  半導体チップ
２０、８０  基板
２１  セラミックス基板
２２  金属層
２３  基板内第１接合層
３０  基体（放熱板）
３１  下面側リード端子（リード端子）
４１  上面側リード端子（リード端子）
５０  モールド層
６１  第１接合層
６２  第２接合層
７１  第１接合材料
７２  第２接合材料
８１  基板内第２接合層
１００、２００  半導体モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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