(57)【要約】【課題】半導体素子と金属板との接合面に生じる応力を低減できる半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体素子１を搭載するアルミニウムからなる金属板２とベース板５と絶縁板４とを有する絶縁回路基板６を備えた半導体装置において、金属板２の半導体素子１を搭載する部分またはその近傍に、金属板２よりも熱膨張係数が低いモリブデン等の多孔質体からなる低熱膨張部８ａが埋設され、低熱膨張部８ａには金属板２の構成金属が含浸されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を搭載する金属板を備えた半導体装置において、
前記金属板の前記半導体素子を搭載する部分またはその近傍に、
前記金属板よりも熱膨張係数が低い多孔質体からなる低熱膨張部が埋設されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体素子を搭載する金属板を備えた半導体装置において、
前記金属板よりも熱膨張係数が低く、
前記金属板の前記半導体素子を搭載する部分を取り囲む部分またはその近傍に環状体からなる、
低熱膨張部が埋設されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記金属板の前記半導体素子を搭載する面の反対側の面に、絶縁板が接合されていることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記低熱膨張部が、前記金属板よりも熱膨張係数が低い複数の細線を布状にした構造、または複数の前記細線を縦横に重ねた構造からなることを特徴とする請求項１乃至３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記低熱膨張部には前記金属板の構成金属が含浸されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の半導体装置。
【請求項６】
前記低熱膨張部が金属で構成されることを特徴とする請求項１乃至５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記多孔質体がセラミックス、炭素、ガラス、もしくはこれらの複合体で構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の半導体装置。
【請求項８】
前記低熱膨張部にそれ自体の金属または前記金属板を構成する金属と異なる金属でメッキがされていることを特徴とする請求項６または７記載の半導体装置。
【請求項９】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記金属板を形成する鋳型中に前記低熱膨張部を所定の位置に固定する工程と、
前記金属板の構成金属の溶湯を前記鋳型中に充填して前記金属板を形成するとともに、前記多孔質体に前記金属板の構成金属の溶湯を含浸させる工程と
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１０】
前記鋳型中に絶縁板を所定の位置に固定する工程を有することを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記低熱膨張部の前記半導体素子を搭載する面からの距離を決めるべく、前記鋳型の底面に設けられた高さが揃った複数の突起に、前記低熱膨張部を設置する工程を有することを特徴とする請求項９または１０記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記低熱膨張部の前記鋳型中の水平位置を決めるべく、前記鋳型の底面に設けられた複数の突起に前記低熱膨張部を接触させる工程を有すること特徴とする請求項９乃至１１のいずれか記載の製造方法。
【請求項１３】
前記低熱膨張部の前記半導体素子を搭載する面からの距離と前記鋳型中の水平位置を決めるべく、前記鋳型の底面に設けられた、高さの揃った切り欠きをもった複数の突起に前記低熱膨張部を接触させるとともに、前記切り欠きに前記低熱膨張部を設置する工程を有することを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか記載の製造方法。
【請求項１４】
前記低熱膨張部の前記半導体素子を搭載する面からの距離を決めるべく、一主面に複数の足を有する前記低熱膨張部を、前記鋳型の底部の然るべき位置に設置する工程を有することを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか記載の製造方法。
【請求項１５】
前記低熱膨張部の前記鋳型中の水平位置を決めるべく前記低熱膨張部から伸びた複数の足の少なくとも一部を前記鋳型の側面に接触させる工程を有することを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか記載の製造方法。
【請求項１６】
前記低熱膨張部の前記半導体素子を搭載する面からの距離と前記鋳型中の水平位置を決めるべく、前記低熱膨張部から斜めに伸びた複数の足を、前記鋳型の隅部もしくは鋳型に穿たれた凹型領域の隅部に接触させる工程を有することを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか記載の製造方法。
【請求項１７】
前記鋳型の淵に設けられた段差に、前記絶縁板を設置する工程を有することを特徴とする請求項９乃至１６のいずれか記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子を搭載する金属板を備えた半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明にかかわる従来技術としては、例えば下記特許文献１に記載されているような構造がある。  
下記特許文献１に記載された半導体装置は、アルミニウムからなる金属板がセラミックスからなる絶縁板に直接接合した構造をしている。この半導体装置は、アルミニウム溶湯を絶縁板上に直接凝固させて接合させることで形成されている。なお、半導体素子は、アルミニウムの金属板に半田等で接合されている。この技術の特徴は、金属板として従来用いられていた銅を使わずにアルミニウムを使用し、かつ、金属板をろう材等の接合材を用いて絶縁板に貼り付けるのではなく、アルミ溶湯を使って直接絶縁板上に金属板を形成したことにある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１４４２２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
金属板にろう材を用いて半導体素子を接合して搭載する半導体装置においては、ろう付けの際に半導体素子と金属板を加熱する製造工程を経るので、半導体素子と金属板との間の熱膨張係数差により、半導体素子と金属板との接続部分に残留応力が発生する。また、半導体装置の使用時においては、半導体素子の発熱により、半導体素子と金属板との接合部で熱膨張係数差による応力が発生する。（以下、これらの応力を熱応力と呼ぶことにする。）このときの熱応力の大きさは、熱膨張係数差、接合距離、温度差、ヤング率等の影響を受けることが分かっている。それゆえ、上記特許文献１では、金属板を銅よりもヤング率の低いアルミニウムで形成することにより、半導体素子と金属板との接続部分の熱応力を緩和し、半導体素子、ろう材、または金属板へのクラックの発生を防止している。
【０００５】
しかし、将来的にＳｉＣ等、さらに高温で使用可能な半導体素子の実装構造では、より高温で使用され、使用時の温度差がさらに広がることから、さらなる熱応力の低減が望まれる。  
そこで、本発明の目的は、半導体素子と金属板との接合面に生じる応力を低減できる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、半導体素子を搭載する金属板を有し、この金属板の前記半導体素子を搭載する部分またはその近傍に、前記金属板よりも熱膨張係数が低い多孔質状の低熱膨張部が埋設されている、という構成になっている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、半導体素子と金属板との接合面に生じる応力を低減できる半導体装置及びその製造方法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】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。  
《第１の実施の形態》
まず、本発明の第一の実施の形態について図１〜図３を用いて説明する。  
〈半導体装置の構造〉
図１は本実施の形態の半導体装置の断面図である。図１において、１は半導体素子、２は半導体素子１を搭載する金属板（高熱伝導部）、７は半導体素子１の搭載面、８ａは低熱膨張部、３は半導体素子１と金属板２とを接合する接合材、４は絶縁板、５はベース板、６は金属板２、絶縁板４、ベース板５からなる絶縁回路基板、１０は半導体装置である。
【０００９】
本実施の形態の半導体装置１０は、電力用モジュールの一部分である絶縁回路基板６を備えたものである。絶縁回路基板６は、半導体素子１に流れる電流の経路となる金属板２と、半導体素子１から発生する熱を、絶縁板４を介して放熱器（図示せず）に放熱するベース板５と、両者の間に介在する絶縁板４とからなる。このように、本発明における金属板２は、絶縁板４及びベース板５と共に用いてもよく、または絶縁板４のみと用いることも可能である。
【００１０】
金属板２の上面には半導体素子１の搭載面７が存在し、図１に示すように、その搭載面７の上にろう材等の接合材３を介してＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴ等の半導体素子１が搭載される。金属板２は、アルミニウムの純金属またはそれらを主成分とする合金等の高熱伝導性、高電気伝導性を持つ金属から構成されている。その金属板２中に、これよりも熱膨張係数の低い多孔質状の例えばモリブデンやタングステン等の金属もしくはこれらのいずれかの金属の合金、または多孔質状のセラミックス、ガラス、カーボン等の無機物からなる多孔質体（低熱膨張材）からなる低熱膨張部８ａが埋設された構造になっている。また、この多孔質体からなる低熱膨張部８ａには、金属板２の構成金属であるアルミニウムが含浸されている。
【００１１】
図２（Ａ）、（Ｂ）は、図１の低熱膨張部８ａを構成する多孔質体１１ａ、１１ｂの構造を示す断面図である。図２（Ａ）に示すように多孔質体１１ａは発泡体からなっているか、または図２（Ｂ）に示すように多孔質体１１ｂが粒子の焼結体からなっている。なお、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す空隙１２ａ、１２ｂは、垂直方向についても水平方向についても均等に分布している。これらの空隙１２ａ、１２ｂに金属板２の構成金属であるアルミニウムが含浸される。
【００１２】
本実施の形態では、一例として、線熱膨張係数が２３．５（ｐｐｍ／Ｋ）のアルミニウムからなる金属板２中に、線熱膨張係数が５．１（ｐｐｍ／Ｋ）であるモリブデンの多孔質体が埋設されている例を挙げることとする。  
絶縁板４は、金属板２の下面に直接接続されている。絶縁板４は、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素等の熱伝導性が良く、耐熱性の高いセラミックスで作られている。  
ベース板５は、絶縁板４の下面に直接接続されている。なお、金属板２中に埋設された低熱膨張部８ａを取り囲むアルミニウムで形成された金属板２の部分を、高熱伝導部と呼ぶことにする。
【００１３】
上記のように本実施の形態の半導体装置は、半導体素子１を搭載する金属板２を備えた半導体装置において、金属板２の半導体素子１を搭載する部分（搭載された半導体素子１の直下の部分をいう）またはその近傍に、金属板２よりも熱膨張係数が低い多孔質体１１ａ（１１ｂ）からなる低熱膨張部８ａが埋設されている。また、低熱膨張部８ａには金属板２の構成金属が含浸されている。
【００１４】
これまでに述べた構造の利点は、金属板２が半導体素子１の搭載面２ａの直下に低熱膨張部８ａを有しているため、金属板２の半導体素子１の搭載面７の直下の熱膨張係数が半導体素子１（Ｓｉでは２．６（ｐｐｍ／Ｋ））に近くなることである。従って、従来の金属板２がアルミニウム単体でできている構造よりも、本発明の実施の形態においては、接合材３を含む半導体素子１と金属板２との接続部分における熱応力を減らすことができる。
【００１５】
また、低熱膨張部８ａが多孔質体に金属板の構成金属が含浸した構造であるため、金属板２の半導体素子１の搭載面７にもアルミニウムが存在し、半導体素子１の搭載面７付近の金属板２は変形しやすくなっている。従って、半導体素子１と金属板２との間の熱膨張係数差により半導体素子１と金属板２との接続部分で歪が生じたとしても、半導体素子１の搭載面７付近の金属板２が変形することで熱応力を緩和することができる。
【００１６】
このように本実施の形態では、金属板２の熱膨張係数を半導体素子１の熱膨張係数に近づけることによる熱応力低減と、半導体素子１の搭載面７付近の金属板２を変形しやすくすることによる熱応力低減の両方の効果を同時に得ることができる。これにより接合材３等へのクラックを防止することができ、その結果、従来の半導体装置よりも信頼性を向上させることができる。
【００１７】
また、低熱膨張部８ａは上記のように多孔質状の例えばモリブデン中に金属板２を構成する金属であるアルミニウムが含浸した構造としたことで、多孔質状のモリブデンの孔部にアルミニウムが入り込むというアンカー効果のため、低熱膨張部８ａとそれを取り囲む高熱伝導部との接合は強固な構造になる。従って、低熱膨張部８ａと高熱伝導部との接続部分では、低熱膨張部８ａと高熱伝導部との熱膨張係数差による熱応力に十分に耐えることができる。
【００１８】
また、低熱膨張部８ａは上記のように多孔質状の例えばモリブデン中にアルミニウムが含浸した構造としたことで、アルミニウムよりも電気伝導率の低いモリブデンによる多孔質体の電気伝導率を、含浸したアルミニウムが補い、モリブデン単体で用いる場合よりも電気伝導率を上げることができる。同様に熱伝導率についても、アルミニウムが含浸することによって、向上させることができる。
【００１９】
また、低熱膨張部８ａが多孔質状であるため、アルミニウム溶湯を流し込む製造時において、アルミニウム溶湯が多孔質状の低熱膨張部８ａを通って半導体素子１の搭載面７に染み出すことで、搭載面７と低熱膨張部８ａとの間に空隙ができにくくなり、製品の歩留まりが向上する。
【００２０】
さらに、後で述べるように本発明は、このような構造をアルミニウムの溶湯を流しこみ、一回で製造することができるという効率的な製造方法により容易に製造できるという利点がある。
【００２１】
〈半導体装置の製造方法〉
次に、本実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。例えば図１の構造を実現するためには、まず、金属板２を所定の形状に作るための鋳型中に、あらかじめモリブデンやセラミックス等からなる多孔質体（低熱膨張部８ａ）を、金属板２の搭載面７に来るように保持する。加えて、絶縁板４を金属板２の搭載面７と対向する面に配置する。そこへ、アルミニウム溶湯を真空または不活性雰囲気中で鋳型中に加圧注入し、金属板２の成型と多孔質体へのアルミニウム溶湯の含浸を同時に行う。
【００２２】
このように本実施の形態の半導体装置の製造方法は、金属板２を形成する鋳型中に多孔質体１１ａ（１１ｂ）を所定の位置に固定する工程と、金属板２の構成金属の溶湯を鋳型中に充填して金属板２を形成するとともに、多孔質体１１ａ（１１ｂ）に金属板２の構成金属の溶湯を含浸させる工程とを有する。本製造方法では、金属板２の成型による形成、金属板２と多孔質体１１ａ（１１ｂ）（低熱膨張部８ａ）との接合、多孔質体１１ａ（１１ｂ）へのアルミニウム溶湯の含浸、金属板２と絶縁板４との接合を同時に行うことができるので、金属板２と低熱膨張部８ａを個別に製造し、後からろう材等で両者を接合する製造方法と比較して、製造工程を効率化できる。
【００２３】
また、鋳型中へのアルミニウム溶湯の加圧注入による金属板２の鋳造と同時に、絶縁板４を鋳型中に保持し、ベース板５の鋳造も加えて行うことも可能である。このようにすることで、金属板２の成型、金属板２と多孔質体１１ａ（１１ｂ）（低熱膨張部８ａ）との接合、多孔質体１１ａ（１１ｂ）へのアルミニウム溶湯の含浸、金属板２と絶縁板４との接合、並びにベース板５の成型、絶縁板４とベース板５との接合を同時に行うことができ、製造工程をより効率化できる。
【００２４】
また、多孔質体１１ａ（１１ｂ）を鋳型に保持する前に、それ自体にメッキをしても良い。例えば多孔質体がモリブデンで有る場合には、それ自体にニッケルメッキをすると良い。このようにすると、鋳造の際にモリブデンとアルミニウムの間で脆い金属間化合物が生成されるのを防ぐことができ、金属板２と低熱膨張部８ａの接合の信頼性を増すことができる。
【００２５】
《第２の実施の形態》
次に、本発明の第２の実施の形態を図３に示す。図３は本実施の形態の半導体装置の断面図である。本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、低熱膨張部８ｂの構造である。  
図４（Ａ）、（Ｂ）は、図３の低熱膨張部８ｂを構成する多孔質体１１ｃ、１１ｄの構造を示す断面図である。図４（Ａ）に示すように多孔質体１１ｃは例えばモリブデンからなる複数の細線を布状にした構造からなっているか、または図４（Ｂ）に示すように多孔質体１１ｄが例えばモリブデンからなる複数の細線を縦横に重ねた構造からなっている。なお、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す空隙１２ｃ、１２ｄは、垂直方向についても水平方向についても均等に分布している。これらの空隙１２ｃ、１２ｄに金属板２の構成金属であるアルミニウムが含浸される。  
このように本実施の形態では、低熱膨張部８ｂが、金属板２よりも熱膨張係数が低い複数の細線を布状にした構造、または複数の前記細線を縦横に重ねた構造からなっている。本実施の形態においても、低熱膨張であるモリブデン等からなり、隙間を多く含む構造になっている低熱膨張部８ｂを設けたことから、第１の実施の形態と同様の効果を得られる。なお、上記細線は、モリブデンやタングステン等の金属に限らず、セラミックス、グラスファイバー、カーボンファイバー等を用いても良い。なお、これらの細線の表面に凹凸が設けられていると金属板２との密着性を増すことができる。  
本実施の形態では、多孔質体に複数の細線を布状にした構造、または複数の前記細線を縦横に重ねた構造を用いることによって、多孔質体中の空孔率を制御することが容易になっている。よって、最適な空孔率にすることで、多孔質体中にアルミニウムを確実に含浸させることができ、低熱膨張部の高熱伝導化・高電気伝導度化を確実に行うことができる。
【００２６】
《第３の実施の形態》
次に、本発明の第３の実施の形態を図５に示す。図５は本実施の形態の半導体装置の断面図である。本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、低熱膨張部８ｃの構造である。  
図６は、図５の低熱膨張部８ｃを構成する多孔質体１１ｅの構造を示す斜視図である。本実施の形態では、図６に示すように多孔質体１１ｅがモリブデンまたはセラミックスからなる板に、表裏を貫通する表裏貫通孔１２ｅを設けた構造になっている。表裏貫通孔１２ｅに金属板２の構成金属であるアルミニウムが含浸される。  
本実施の形態においても、低熱膨張であるモリブデン等からなり、隙間を多く含む構造になっている低熱膨張部８ｃを設けたことから、第１の実施の形態と同様の効果を得られる。
【００２７】
《第４の実施の形態》
次に、本発明の第４の実施の形態を図７に示す。図７は本実施の形態の半導体装置の断面図である。本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、モリブデンまたはセラミックスでできた低熱膨張部８ｄが半導体素子１の搭載面７を取り囲むように環状構造をなしていて、金属板２に埋設されている点である。すなわち、低熱膨張部８ｄは、金属板２の半導体素子１を搭載する部分を取り囲むように配置された環状体からなっている。
【００２８】
本構造においては、低熱膨張部８ｄが半導体素子１の搭載面７を取り囲んでいるため、半導体素子１の搭載面７近傍の金属板２の熱膨張は抑制される。従って、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、半導体素子１の搭載面７近傍の金属板２の等価的な熱膨張係数は小さくなり、半導体素子１の熱膨張係数に近づくことで、熱応力を抑制することができる。
【００２９】
さらに、半導体素子１の搭載面７は軟らかいアルミニウムでできているため、変形しやすくなっている。従って、半導体素子１と金属板２との間の熱膨張係数差により半導体素子１と金属板２との接続部分で歪が生じたとしても、金属板２が変形することで熱応力を緩和することができる。
【００３０】
《第５の実施の形態》
次に、本発明の第５の実施の形態を図８に示す。図８は本実施の形態の半導体装置の断面図である。本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、金属板２中の低熱膨張部８ａ（図１の第１の実施の形態と同様の構造）の位置が、半導体素子１の搭載面７より下にＤ１分だけずれて埋設されている点にある。１３は金属板２の半導体素子１の搭載面７と、低熱膨張部８ａとの間に設けられたアルミニウム層である。
【００３１】
本構造においても、半導体素子１の搭載面７近傍の金属板２の熱膨張は、低熱膨張部８ａによって抑制される。従って、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、半導体素子１と金属板２の熱膨張係数差は小さくなり、熱膨張係数差による応力が抑制され、半導体装置１０の信頼性が向上する。  
さらに、第４の実施の形態と同様に半導体素子１の搭載面７に、モリブデンよりもヤング率の低いアルミニウム層１３が存在していることで、半導体素子１の直下の金属板２自体が変形しやすくなっており、応力が緩和されやすくなる。  
なお、低熱膨張部８ａの代わりに、図４（Ａ）に示した複数の細線を布状にした構造、図４（Ｂ）に示した細線を縦横に重ねた構造、または図６に示した板に表裏貫通孔１２ｅを有する構造を用いても良い。
【００３２】
《第６の実施の形態》
次に、本発明の第６の実施の形態における半導体装置の製造装置を図９に示す。図９は、本実施の形態の半導体装置の製造装置の断面図である。図９において、２０は鋳型、２１は鋳型２０の底面に一体に形成された横方向固定用突起、２２は鋳型２０の底面に一体に形成された縦方向固定用突起、１１は多孔質体である。
【００３３】
金属板２は鋳型２０を用いて鋳造される。鋳型２０の底面には、モリブデンやセラミックスからなる多孔質体１１を横方向の所定の位置に保持するための横方向固定用突起２１と、多孔質体１１を半導体素子１（図８参照）の搭載面７からＤ１だけ離して保持するための縦方向固定用突起２２とが設けられている。これらの突起２１、２２は柱状をしている。突起２１、２２の形状、数、配置位置は、適宜設定可能である。すなわち、多孔質体１１の搭載面７に平行でかつ近い側の面に接し、鋳型２０中における多孔質体１１の高さを決め、多孔質体１１の側面に接し、鋳型２０中における多孔質体１１の水平方向の位置を決める複数の突起２１、２２が、鋳型２０の底面に設けられている。
【００３４】
このような鋳型２０にアルミニウム溶湯を注入することで、多孔質体１１が横方向及び縦方向の所定位置に正確に埋設された金属板２を得ることができる。このように本実施の形態の製造装置においては、金属板２中の横方向の正確な所定の位置に多孔質体１１（図８の低熱膨張部８ａ）が配置できることによって、半導体素子１の搭載面７の直下を正確に低熱膨張化し、確実に熱応力を減らすことができる。また、金属板２中の縦方向の正確な所定の位置に多孔質体が配置できることによって、半導体素子１の搭載面７の直下（金属板２の半導体素子１の搭載面７と、低熱膨張部８ａとの間）にアルミニウム層（図８の１３）を正確に形成することができ、このアルミニウム層の変形による熱応力緩和を確実に行うことができる。
【００３５】
《第７の実施の形態》
次に、本発明の第７の実施の形態における半導体装置の製造装置を図１０に示す。図１０は、本実施の形態の半導体装置の製造装置の断面図である。図１０において、２３は横方向・縦方向固定用突起である。  
本実施の形態が第６の実施の形態と異なる点は、第６の実施の形態の横方向固定用突起２１と、縦方向固定用突起２２（図９）との代わりに、縦方向・横方向固定用突起２３を設けたことである。これらの突起２３も柱状をしており、各上部に段差が形成されている。すなわち、突起２３の上部に、鋳型２０中における多孔質体１１の高さと水平方向の位置を決める段差が設けられている。突起２３の形状、数、設置位置は、適宜設定可能である。突起２３は多孔質体１１の４つの側面にもしくは搭載面７に近い側の４つの頂点に対して適宜の本数設ける。なお、多孔質体１１の４つの側面を取り囲むように長く設けることも可能である。  
本実施の形態では、第６の実施の形態よりも少ない突起の本数で第６の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００３６】
《第８の実施の形態》
次に、本発明の第８の実施の形態における半導体装置の製造装置を図１１に示す。図１１は、本実施の形態の半導体装置の製造装置の断面図である。図１１において、２４は横方向固定用足、２５は縦方向固定用足である。  
本実施の形態が第６の実施の形態と異なる点は、多孔質体１１の固定の機構を、第６の実施の形態（図９）の鋳型２０の底面に設けられた横方向固定用突起２１から、多孔質体１１の側面に設けられた横方向固定用足２４に変更したことと、また多孔質体を半導体素子１（図８参照）の搭載面７からＤ１だけ離して保持するための機構を、第６の実施の形態の鋳型２０の底面に設けられた縦方向固定用突起２２から、多孔質体の搭載面７に平行でかつ近い側の面に設けられた縦方向固定用足２５に変更したことである。これらの足２４、２５も柱状をしている。すなわち、多孔質体１１に、鋳型２０中における多孔質体１１の高さと水平方向の位置を決める複数の足２４、２５が設けられている。これらの足２４、２５は、多孔質体１１の搭載面７に平行でかつ近い側の面に設けられ、鋳型２０中における多孔質体１１の高さを決める複数の足２５と、多孔質体１１の側面に設けられ、鋳型２０中における多孔質体１１の水平方向の位置を決める複数の足２４からなっている。足２４、２５の形状、数、設置位置は、適宜設定可能である。足２４は多孔質体１１の４つの側面に対して適宜の本数設ける。なお、足２４を多孔質体１１の４つの側面に沿って該４つの側面をぐるりと取り囲むように長く設けても良い。また、足２５も多孔質体１１の搭載面７に平行でかつ近い側の面に適宜の本数設けても良いし、足２５を多孔質体１１の搭載面７に平行でかつ近い側の面に矩形枠状に設けることも可能である。
【００３７】
このような多孔質体１１を用いることにより、第６の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、さらに、第６の実施の形態及び第７の実施の形態においては、鋳型２０の内面にそれぞれ突起２１、２２、２３が存在しているため、金属板２の半導体素子１の搭載面７に、これらの突起２１、２２、２３による穴が形成されてしまうが、多孔質体１１に横方向固定用足２４、縦方向固定用足２５を設けた本実施の形態では、搭載面７に穴が形成されないことから、半導体素子１の搭載が容易になる。
【００３８】
《第９の実施の形態》
次に、本発明の第９の実施の形態における半導体装置の製造装置を図１２に示す。図１２は、本実施の形態の半導体装置の製造装置の断面図である。図１２において、２６は横方向・縦方向固定用足である。  
本実施の形態が第８の実施の形態と異なる点は、第８の実施の形態の横方向固定用足２４と、縦方向固定用足２５の代わりに、縦方向・横方向固定用突起２６を設けたことである。これらの突起２６も柱状をしている。足２６の形状、数、設置位置は、適宜設定可能である。本実施の形態では、第８の実施の形態よりも少ない本数の足で第８の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００３９】
以上、説明したように、本発明によれば、半導体素子１と金属板２との接合部分において、熱応力を緩和することができるという効果があり、半導体装置１０の信頼性を増すことができる。また、本発明の構造はアルミニウムの溶湯で一回で鋳造するという製造方法を採っていることで、効率的な製造ができるという利点がある。  
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。従って、上記実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体装置の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による多孔質体の構造図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態による半導体装置の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による多孔質体の構造図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による半導体装置の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態による表裏貫通孔を有する多孔質体の構造である。
【図７】本発明の第４の実施の形態による半導体装置の断面図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態による半導体装置装置の断面図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態による半導体装置の製造装置の断面図である。
【図１０】本発明の第７の実施の形態による半導体装置の製造装置の断面図である。
【図１１】本発明の第８の実施の形態による半導体装置の製造装置の断面図である。
【図１２】本発明の第９の実施の形態による半導体装置の製造装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…半導体素子                        ２…金属板
３…接合材                            ４…絶縁板
５…ベース板                          ６…絶縁回路基板
７…搭載面        ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ…低熱膨張部
１０…半導体装置
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ…多孔質体
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ…空隙
１２ｅ…表裏貫通孔
１３…アルミニウム層
２０…鋳型                            ２１…横方向固定用突起
２２…縦方向固定用突起                ２３…横方向・縦方向固定用突起
２４…横方向固定用足                  ２５…縦方向固定用足
２６…横方向・縦方向固定用足
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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