(57)【要約】【課題】耐熱性に優れるとともに、信頼性の高い電力用半導体素子を得ることを目的とする。【解決手段】電力用半導体素子２と、金属焼結体の接合層３を介して電力用半導体素子２が接合された配線部材４と、を備え、接合層３は、電力用半導体素子２の外周２ｐよりも内側に設定された内側領域Ｒ３ｐと、電力用半導体素子２のコーナー部２ｃを内包するように、内側領域Ｒ３ｐから拡張するように設定された拡張領域Ｒ３ｋとに形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力用半導体素子と、
金属焼結体の接合層を介して前記電力用半導体素子が接合された配線部材と、を備え、
前記接合層は、前記電力用半導体素子の外周よりも内側に設定された内側領域と、前記電力用半導体素子のコーナー部を内包するように、前記内側領域から拡張するように設定された拡張領域とに形成されていることを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項２】
複数の電力用半導体素子と、
金属焼結体の接合層を介して前記複数の電力用半導体素子のそれぞれが接合された配線部材と、を備え、
前記接合層は、前記複数の電力用半導体素子のそれぞれの外周に対して内側に間隔をおいて設定された内側領域に形成されるとともに、
前記複数の電力用半導体素子のうち、前記複数の電力用半導体素子全体を内包する矩形の４隅のいずれかに対応する電力用半導体素子に対しては、前記４隅のいずれかに対応するコーナー部を内包するように前記内側領域から拡張するように設定された拡張領域にも形成されていることを特徴とする電力用半導体装置。
【請求項３】
前記拡張領域は、前記内側領域から外側に、０．１〜１．０ｍｍはみ出すように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電力用半導体装置。
【請求項４】
前記拡張領域は、前記内側領域の角を中心とする扇状に設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電力用半導体装置。
【請求項５】
前記拡張領域は、前記配線部材側よりも前記電力用半導体素子側の方が狭くなるように段差が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電力用半導体装置。
【請求項６】
前記電力用半導体素子側の拡張領域は、前記配線部材側の拡張領域に対して０．１〜０．２ｍｍ狭くなっていることを特徴とする請求項５に記載の電力用半導体装置。
【請求項７】
前記電力用半導体素子がワイドバンドギャップ半導体材料により形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電力用半導体装置。
【請求項８】
前記ワイドバンドギャップ半導体材料は、炭化ケイ素、窒化ガリウム系材料、およびダイヤモンド、のうちのいずれかであることを特徴とする請求項７に記載の電力用半導体装置。
【請求項９】
配線部材の所定領域に、焼結性の接合材料を供給する工程と、
前記接合材料を間にはさむように、前記配線部材に電力用半導体素子を載置し、加圧板の間に設置する工程と、
前記電力用半導体素子と前記配線部材を介して、前記接合材料を加圧し、加熱して前記電力用半導体素子と前記配線部材とを接合する焼結接合工程と、を含み、
前記加圧板と前記電力用半導体素子との間には、樹脂シートを介在させており、
前記所定領域は、前記電力用半導体素子の外周よりも内側の内側領域に、前記電力用半導体素子のコーナー部を内包するように、前記内側領域から拡張する拡張領域を合わせて設定されることを特徴とする電力用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、焼結性金属粒子を用いた電力用半導体装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の中でも電力用半導体装置は、産業用機器から家電・情報端末まで幅広い機器の主電力（パワー）の制御に用いられ、とくに輸送機器等においては高い信頼性が求められている。一方で、従来のシリコン（Ｓｉ）を用いた半導体素子に代えて、炭化珪素（ＳｉＣ）等のワイドバンドギャップ半導体を用いた半導体素子を備えた電力用半導体装置の開発が進められており、高パワー密度化と高温動作化が進んでいる。
【０００３】
上記のような高温動作での接合信頼性を高めるためには、半導体素子自体の耐熱性を向上させるだけでなく、回路部材を接合する接合部分の信頼性を高める必要がある。そこで、焼結金属体を形成する接合材を用いて半導体素子を回路基板やヒートシンク等の回路部材に接合する、いわゆる焼結接合を用いた電力用半導体装置の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一般的に、金属粒子は粒子径が所定のサイズよりも小さくなると、バルク金属に比べて非常に活性な表面状態を有するようになり、表面エネルギーを減らす方向へと容易に反応が進行する。そこで、焼結接合に用いる接合材には、ナノオーダーから数マイクロオーダーの焼結性金属粒子が含まれる。その結果、バルク金属の融点よりも低温で凝固するため、低温での接合が可能となるが、接合後はバルク金属の融点まで再溶融することがない。したがって、焼結接合を用いることで、融点よりも低い温度での接合が可能となるため、接合温度の上昇に伴う部材の損傷や製造コストの増加を抑制できるとともに、接合温度よりも高い耐熱性を有する電力用半導体装置が得られる。
【０００５】
このように、反応性の高い焼結性金属粒子は、接合前の状態での反応の進行を抑制するために、表面が有機保護膜で覆われている。そして、接合時の加熱により有機保護膜を分解させ、加圧により金属粒子同士の接触を促すことで焼結を進行させ接合が可能となる。そのため、焼結接合では、接合面全域に十分な圧力を加えることが必要となる。また、焼結接合では、接合層の密度が、半導体素子を搭載する前の接合材表面平坦度に大きく左右される。これは、焼結性金属粒子は、はんだ粒子と異なり、接合の過程で溶融することがないためである。表面平坦度が低いほど（凹凸が大きい）、接合層の密度は不均一になり、電気伝導率、熱伝導率が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−４４７５４号公報（段落００１２〜００１４、図１〜図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、はんだ材を含め、接合材の回路部材上への供給は、スクリーン印刷法によって行われる。しかしながら、スクリーン印刷法では、供給領域のエッジ付近に凹凸が生じるため、本質的に接合層の密度が不均一になりやすい。そのため、上述したように、接合の均一性が損なわれることがあり、熱伝導率や電気伝導率といった接合層の特性が低下する恐れがあった。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、耐熱性に優れるとともに、信頼性の高い電力用半導体素子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電力用半導体装置は、電力用半導体素子と、金属焼結体の接合層を介して前記電力用半導体素子が接合された配線部材と、を備え、前記接合層は、前記電力用半導体素子の外周よりも内側に設定された内側領域と、前記電力用半導体素子のコーナー部を内包するように、前記内側領域から拡張するように設定された拡張領域とで構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の電力用半導体装置の製造方法は、配線部材の所定領域に、焼結性の接合材料を供給する工程と、前記接合材料を間にはさむように、前記配線部材に電力用半導体素子を載置し、加圧板の間に設置する工程と、前記電力用半導体素子と前記配線部材を介して、前記接合材料を加圧し、加熱して前記電力用半導体素子と前記配線部材とを接合する焼結接合工程と、を含み、前記加圧板と前記電力用半導体素子との間には、樹脂シートを介在させており、前記所定領域は、前記電力用半導体素子の外周よりも内側の内側領域に、前記電力用半導体素子のコーナー部を内包するように、前記内側領域から拡張する拡張領域を合わせて設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電力用半導体装置、あるいはその製造方法によれば、接合材を均一に十分に加圧できるので、耐熱性に優れるとともに、信頼性の高い電力用半導体素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置の断面模式図と接合材の塗布領域を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置の製造方法のうち、塗布工程における各段階の状態を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置の製造方法のうち、マウント工程と加圧接合工程における各段階の状態を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる塗布工程において、接合材から印刷マスクを外す際の各段階での接合材の状態を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置の接合部の構成を説明するための、断面ごとの、加圧加熱接合前後の断面図である。
【図７】従来の電力用半導体装置における接合材の塗布領域を示す平面図である。
【図８】従来の電力用半導体装置の接合部の構成を説明するための断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１の変形例にかかる電力用半導体装置における接合材の塗布領域を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２にかかる電力用半導体装置の構成を説明するための断面模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態２にかかる電力用半導体装置における接合材の塗布領域を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２にかかる電力用半導体装置の構成を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２の変形例にかかる電力用半導体装置における接合材の塗布領域を示す平面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２の変形例にかかる電力用半導体装置における接合材の塗布領域の形状を示す拡大平面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２の変形例にかかる電力用半導体装置の接合部の構成を説明するための、断面ごとの、加圧加熱接合前後の断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態３にかかる電力用半導体装置を製造する際の接合材の塗布に用いる印刷マスクの開口部の形状を示す平面図である。
【図１７】本発明の実施の形態３にかかる電力用半導体装置を製造する際の接合材の塗布に用いる印刷マスクの開口部の形状を示す断面図である。
【図１８】印刷マスクの開口部の裏面側の形状を示す平面図である。
【図１９】印刷マスクの開口部の裏面側の形状を示す部分拡大平面図である。
【図２０】本発明の実施の形態３にかかる電力用半導体装置における接合材の塗布領域を示す平面図である。
【図２１】本発明の実施の形態３にかかる塗布工程において、接合材から印刷マスクを外す際の各段階での接合材の状態を示す断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態３にかかる電力用半導体装置の接合部の構成を説明するための、加圧加熱接合前後の断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態３にかかる電力用半導体装置において、配線部材の寸法がばらついた際の塗布領域と配線部材端部との距離を説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１〜図６は、本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置、およびその製造方法について説明するためのものである。図１（ａ）と（ｂ）は、それぞれ電力用半導体装置の主回路部材である電力用半導体素子が焼結接合による接合材によって配線部材に接合された部分を示す断面図と、配線部材上の接合材の塗布領域を示す平面図である。また、図２は電力用半導体装置の製造方法における主な製造工程の流れを説明するためのフローチャートである。
【００１４】
そして、図３は電力用半導体装置の製造方法のうち、塗布工程における、乾燥工程に移るまでの各段階での接合材（ペースト）の状態を示す断面図である。また、図４は製造方法のうち、マウント工程および加圧接合工程における各段階での接合材の状態を示す断面図である。さらに、図５は塗布工程の中の印刷用印刷マスクを離反させる際の、各段階における接合材（ペースト）の状態を示す断面図である。そして、図６（ａ）と（ｂ）は、それぞれ加圧接合工程前後の接合材の状態を示すもので、図６（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ線による断面、図６（ｂ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ線による断面を示す。
【００１５】
また、図７と図８は本実施の形態にかかる電力用半導体装置との比較のため、従来の電力用半導体装置の構成を示すもので、図７は配線部材上の接合材の塗布領域を示す平面図、図８（ａ）と（ｂ）は、それぞれ加圧接合工程前後の接合材の状態を示すもので、図８（ａ）は図７のＡ−Ａ線による断面、図８（ｂ）は図７のＢ−Ｂ線による断面を示す。
【００１６】
そして、図９は変形例にかかる電力用半導体装置における配線部材上の接合材の塗布領域を示す平面図である。以下、詳細に説明する。
【００１７】
本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置１は、図１に示すように、配線部材４と、配線部材４の所定部分に、焼結性金属粒子を用いて形成した接合層３を介して裏面電極が接合された電力用半導体素子２とを備えるものである。電力用半導体素子２は、厚み０．１〜０．４ｍｍ程度で主面２ｆ（外周２ｐで囲まれた形状）が矩形状をなしている。例えば、スイッチング素子としてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いた場合、裏面にはコレクタ電極が形成され、主面２ｆには主電力電極であるエミッタ電極と、制御電極であるゲート電極が形成されている。
【００１８】
配線部材４としては、電気導電性と熱伝導性に優れた銅（Ｃｕ）や銅合金または、アルミニウム（Ａｌ）等の金属の矩形状ブロックを例に説明を行うが、実際には様々な形態のものが適用できる。例えば、リードフレームと称される板材、あるいは、絶縁性を有するセラミックの基材に金属配線パターンを形成したセラミック絶縁基板などである。さらに、電力用半導体素子２としては、ＭＯＳＦＥＴ(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)、ＳＢＤ（Schottky Barrier diode）、ＦＷＤ(Free Wheeling Diode)などを用いることができる。
【００１９】
上述したように、電力用半導体素子２の主面２ｆにも電極があり、電力用半導体装置１としては、主面２ｆ側にも図示しない配線部材等が接合される。また、配線部材４の下面側には冷却部材が設けられることもある。さらに、電力用半導体素子２を含む回路面が例えば封止樹脂によって封止されることもある。しかし、本発明の特徴的な部分は、接合層３が形成された領域、あるいは、製造工程において、接合材（ペースト）３Ｐ（図３以降参照）を塗布する塗布領域Ｒ３にあり、素子を含む回路構成やパッケージ構成等は一般的なものでよい。そこで、接合層３に関する構成以外の部分については、説明を省略し、接合層３（あるいは、製造方法）に特化して説明する。ただし、本発明が解決すべき課題を明確にするため、本発明の実施の形態に限定せず、焼結金属体を用いる一般的な電力用半導体装置の構成と製造方法も交えて説明を行う。
【００２０】
本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置１の製造方法も、焼結金属体で接合を行う一般的な電力用半導体装置の製造方法と同様、図２に示すように、大きく４つの工程からなる。接合材塗布工程（ステップＳ１００）では、スクリーン印刷法により配線部材４上に接合材料３Ｐを供給する。焼結性金属粒子を用いた接合法では、はんだ接合法と異なり、接合材が溶融しないため、塗布工程での接合材料３Ｐの表面平坦度が重要となる。乾燥工程（ステップＳ２００）では、ペースト状態の接合材料３Ｐ中に含まれる溶剤成分を十分に揮発させる。
【００２１】
これは、加圧接合によって形成された接合層３中にボイドが発生するのを防止するための工程である。マウント工程（ステップＳ３００）では、配線部材４上に供給された接合材料３Ｐ上の適正な位置に電力用半導体素子２を搭載する。加圧接合工程（ステップＳ４００）では、接合に必要な温度（例えば、２００℃〜３５０℃程度）に加熱した状態で、加圧接合する。このとき、電力用半導体素子２を保護するため、電力用半導体素子２と加圧部材との間には、緩衝シート５０（図４参照）を介している。
【００２２】
接合材塗布工程（ステップＳ１００）の詳細（ステップＳ１１０〜Ｓ１７０）について、図３を用いて説明する。はじめに、所定の位置に配線部材４を配置するための窪み部２０ａが設けられている塗布治具２０を用意する（ステップＳ１１０）。つぎに、窪み部２０ａに、配線部材４を配置する（ステップＳ１２０）。このとき、窪み部２０ａのサイズは配線部材４の外形サイズに対して、長さ（紙面左右方向）、幅方向（紙面奥行き方向）とも大きくなっている。次に、配線部材４および塗布治具２０上に、印刷マスク３０を配置する（ステップＳ１３０）。印刷マスク３０には、電力用半導体素子２の搭載個数と同じ数だけ開口部３０ａが設けられている。開口部３０ａを塗布治具２０に対して位置決めすることで、配線部材４上の所定の位置に接合材料３Ｐを供給することができる。
【００２３】
ここで、一般的な電力用半導体装置を製造する際の開口部３０ａのサイズは、後ほど図７を用いて説明するように、電力用半導体素子２のサイズ（外形）に対して小さくなっている。これは、矩形領域ＣＲ３ｐのサイズを電力用半導体素子２の外形（外周２ｐによる輪郭）よりも小さくすることで、電力用半導体素子２を加圧接合する際に、緩衝シート５０の伸張に伴い、接合材料３Ｐが周囲に押し出されるのを防止するためである。一方、本実施の形態１にかかる製造方法では、図１（ｂ）に示すように、電力用半導体素子２の外周２ｐの内側に収まる矩形に対して、コーナー部が電力用半導体素子２から張り出すように拡張した拡張領域Ｒ３ｋを足した形状になっている。
【００２４】
そして、印刷マスク３０上の開口部３０ａ以外の部分（スキージ４０の進行経路上）に、ペースト状の接合材料３Ｐを配置する（ステップＳ１４０）。そして、接合材料３Ｐをローリングさせながらスキージングすることで、開口部３０ａ内に接合材料３Ｐを充填する（ステップＳ１５０、Ｓ１６０）。最後に、配線部材４から印刷マスク３０を離反させる（ステップＳ１６０〜１７０）。これにより、接合材塗布工程が完了し、配線部材４とペースト状態の接合材料３Ｐの一体品４Ｐを一定時間、所定の温度で、大気雰囲気、もしくは窒素雰囲気下で乾燥させる乾燥工程（ステップＳ２００）へ移行する。
【００２５】
つぎに、図４を用いて、マウント工程（ステップＳ３００）と加圧接合工程（ステップＳ４００）の詳細について説明する。マウント工程（ステップＳ３００）では、一体品４Ｐの配線部材４上の接合材料３Ｐ上に、電力用半導体素子２の裏面を対向させて配置し、接合準備品１Ｐを形成する（ステップＳ３１０）。次に、接合準備品１Ｐの電力用半導体素子２の主面２ｆ上に、主面２ｆ全体を覆うように緩衝シート５０を配置（ステップＳ３２０）し、マウント工程（ステップＳ３００）を終了する。
【００２６】
続いて、加圧接合工程（ステップＳ４００）では、加圧加熱装置６０を用いて、緩衝シート５０が載置された接合準備品１Ｐを加圧する。はじめに、緩衝シート５０が載置された接合準備品１Ｐを、加圧加熱装置６０の下側加圧板６２上に配置する（ステップＳ４１０）。
【００２７】
その後、緩衝シート５０を載せた接合準備品１Ｐを上側加圧板６１と下側加圧板６２とではさみ、加圧する（ステップＳ４２０）。ここで、接合準備品１Ｐに付加する加圧力は、１〜３０ＭＰａ程度を想定している。そして、加圧力が必要な圧力範囲に達すると、上側加圧板６１と下側加圧板６２とを焼結接合に必要な温度（例えば、２００℃〜３５０℃程度）まで加熱し保持する。これにより、電力用半導体素子２と配線部材４との接合が完了する。接合が完了すると接合材料３Ｐは焼結性金属粒子が凝固した焼結金属体の接合層３となり、加圧接合工程（ステップＳ４００）が完了する。なお、接合準備品１Ｐの加圧を行う前に、事前にヒーター６０ｈに通電することで、上側加圧板６１と下側加圧板６２とを、予備加熱しておくことが好ましい。
【００２８】
これらの工程において、拡張領域Ｒ３ｋが必要な理由として、接合材塗布工程（ステップＳ１００）の印刷マスク３０を離反させる際のペースト状の接合材料３Ｐの挙動について、図５を用いて説明する。なお、図５中では、塗布治具２０および印刷マスク３０の一部を省略してある。図５に示すように、配線部材４から印刷マスク３０を離反させると、離反が進むにつれ（ステップＳ１６０〜Ｓ１６２〜Ｓ１６４〜Ｓ１７０）、印刷マスク３０の開口部３０ａの内側面３０ａｐとの摩擦力により、接合材料３Ｐの端部３Ｐｅに、ドッグイヤー３Ｐｄと呼ばれる凸部が発生する。このドッグイヤー３Ｐｄの発生は、スクリーン印刷法では不可避である。
【００２９】
また、ドッグイヤー３Ｐｄの近傍には、ドッグイヤー３Ｐｄの形成に起因して、凹部３Ｐｆが形成される。このため、ドッグイヤー３Ｐｄが存在する端部３Ｐｅ付近と、中央部とでは、接合材料３Ｐにかかる加圧力に差が生じ、接合層３内の均一化が阻害される。
【００３０】
ところで、本発明者らは、印刷マスク３０の開口部３０ａ（内側面３０ａｐ）の形状と、接合材料３Ｐのドッグイヤー３Ｐｄで囲まれる領域の形状には、明確な相関係があることを実験で確かめた。つまり、開口部３０ａの形状を拡大して、ドッグイヤー３Ｐｄが発生する位置を電力用半導体装置１の接合に必要とされる領域の外側に移動させれば、電力用半導体装置１の接合に必要とされる領域で、均一化した接合層３を形成することができるようになる。
【００３１】
なお、均一化した領域を確保する別の手段として、加圧接合工程での加圧力を増加させるという手段がある。しかし、この場合は、過剰な加圧力により電力用半導体素子２の主面２ｆが損傷する恐れがある。また、加圧力を過剰にすると、前述したように、加圧に用いる緩衝シート５０の伸張量が大きくなるため、接合材料３Ｐが周囲に押し出される恐れが増大する。本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、電力用半導体素子２を損傷したり、接合材料３Ｐが過剰に押し出されたりすることなく、均一化した領域を確保するものである。
【００３２】
電力用半導体素子２の主面２ｆに対する、接合材料３Ｐの塗布領域Ｒ３のサイズが大きいほど、接合材料３Ｐの押し出しが顕著であることが、発明者らの実験により確認されている。つまり、接合材料３Ｐの押し出しを少なくするためには、塗布領域Ｒ３を拡張する領域を、目的とする効果が得られる範囲内で最小限にする必要がある。本発明は、この拡張する領域の位置を特定したものであり、さらに、そのサイズ、および形状についても検討を行った。
【００３３】
拡張する領域の位置、サイズ、形状を決定するにあたって、緩衝シート５０を用いた際の、電力用半導体素子２の主面２ｆにかかる圧力分布を実験により確認した。その結果、電力用半導体素子２の主面２ｆの中心から離れるほど、同心円状に加圧力が低くなることが確認された。したがって、電力用半導体素子２の輪郭形状に対応する矩形の領域のうち、中心から最も離れたコーナー部２ｃにかかる圧力が、他の領域に比べて最も低くなることが判明した。実際、接合加圧力を低下させていった場合、初めに電力用半導体素子２のコーナー部２ｃで接合状態にバラツキが生じることが確認された。
【００３４】
このように、緩衝シート５０を用いて加圧接合を行う場合には、本質的に電力用半導体素子２のコーナー部２ｃ直下での加圧力が低下する。そこで、図１（ｂ）に示すように、電力用半導体素子２のコーナー部２ｃに対応する部分に、接合材料３Ｐの塗布領域Ｒ３の拡張領域Ｒ３ｋを設けることとした。なお、図１（ｂ）は、電力用半導体素子２の輪郭である外周２ｐの形状と塗布領域Ｒ３との関係を説明するためのものであるので、配線部材４の記載を省略している。
【００３５】
一般的な接合材料３Ｐの塗布領域である矩形領域ＣＲ３ｐは、図７に示すように、電力用半導体素子２の輪郭形状（外周２ｐ）から、内側に向かって一定の間隔をおいた矩形に形成される。それに対して、本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置１では、例えば、拡張領域Ｒ３ｋは、電力用半導体素子２の輪郭形状から、内側に一定の間隔を有する矩形の内側領域Ｒ３ｐに対し、そのコーナーＶｃを中心とした、３／４円（２／３πの扇型）とすることが考えられる。拡張領域Ｒ３ｋの半径ｒｋは、少なくとも一部が外周２ｐからはみ出て、コーナー部２ｃを内包するとともに、前述した理由と接合材料３Ｐの節約の観点から、目的とする効果が得られる範囲で最小とすることが望ましい。
【００３６】
ここで、マウント工程（ステップＳ３００）において、接合材料３Ｐの塗布領域Ｒ３に対する電力用半導体素子２の搭載精度に、ばらつき（誤差）があることを考慮する必要がある。そこで、ばらつきがあっても、確実に電力用半導体素子２のコーナー部２ｃ直下が、ドッグイヤー３Ｐｄの内側に位置し、接合材料３Ｐの平坦部が存在するためには、拡張領域Ｒ３ｋの半径ｒｋは、０．１ｍｍ以上であることが望ましい。一方、緩衝シート５０による接合材料３Ｐの押し出しを考えると、半径ｒｋは１ｍｍ以下であることが望ましい。
【００３７】
このように、拡張領域Ｒ３ｋを設けたことによる効果について、図６を用いて説明する。図６では、塗布領域Ｒ３の中心に対して、電力用半導体素子２の主面２ｆの中心が一致するように搭載した場合について示している。この断面図において、対角断面であるＡ−Ａ断面では、スクリーン印刷工程（ステップＳ３００）の際に形成される凹部３Ｐｆが、塗布領域Ｒ３を内側領域Ｒ３ｐから拡張したことで、電力用半導体素子２の外側に位置している。なお、図中、接合圧力が十分でなく、密度が疎となった部分を疎領域３ｓと記している。
【００３８】
一方、外周２ｐのうち、対向する側面間を横断するＢ−Ｂ断面では、凹部３Ｐｆは、電力用半導体素子２の直下に存在する。しかし、凹部３Ｐｆが発生する部分は、外周２ｐのうち、コーナー部２ｃではない部分の近傍であるので、前述したように十分に加圧力がかかるので、凹部３Ｐｆが存在しても、接合層３の金属粒子密度の低下を招くことはない。したがって、ドッグイヤー３Ｐｄで囲まれた領域内の接合層３の均一性が向上する。
【００３９】
一方、一般的な塗布領域である矩形領域ＣＲ３ｐ（図７）で形成された接合層３Ｃは、図８に示すように、Ｂ−Ｂ断面については、本実施の形態と同様に、内側に凹部３Ｐｆが形成されるものの、十分に加圧力がかかる領域であるため、特に問題はない。しかし、Ａ−Ａ断面では、スクリーン印刷時に形成される凹部３Ｐｆが、コーナー部２ｃ近傍の電力用半導体素子２の直下に存在する。そのため、上述したように、コーナー部２ｃ近傍直下に十分な加圧力がかからず、信頼性の高い接合層３を得ることが困難である。
【００４０】
このように、本実施の形態１にかかる電力用半導体装置１、あるいはその製造方法により、加圧接合時の緩衝シート５０による、接合材料３Ｐの押し出しを最小限に抑制しつつ、コーナー部２ｃ近傍直下であっても、十分に加圧して、配線部材４と電力用半導体素子２との良好な接合層３を形成することが可能となる。加えて、拡張領域Ｒ３ｋのサイズを限定することで、接合材料３Ｐの使用量を最小限にできるので、低コストで電力用半導体装置１を製造することができる。なお、接合後の接合層３のうち、外周２ｐより外側にはみ出た部分は加圧されないため、電力用半導体素子２直下の部分より高さが高くなり、その分、低密度（疎領域３ｓ）になる。
【００４１】
また、拡張領域Ｒ３ｋの形状は、上述した円形状に限らず、本変形例に示すように、図９のような矩形状であっても良い。この場合も、拡張長さＬｋは、少なくとも一部が外周２ｐからはみ出て、コーナー部２ｃを内包するとともに、前述した理由と接合材料３Ｐの節約の観点から、目的とする効果が得られる範囲で最小とすることが望ましい。そこで、ばらつきがあっても、確実に電力用半導体素子２のコーナー部２ｃ直下が、ドッグイヤー３Ｐｄの内側に位置し、接合材料３Ｐの平坦部が存在するためには、拡張長さＬｋは、０．１ｍｍ以上であることが望ましい。一方、緩衝シート５０による接合材料３Ｐの押し出しを考えると、Ｌｋは１ｍｍ以下であることが望ましい。なお、拡張領域Ｒ３ｋの形状は、本変形例のように矩形状であっても良いが、印刷マスク開口部３０ａへの接合材料３Ｐの充填性や、側面からのはみ出し量（半径ＬｒまたはＬｋ）を同一とした場合に、接合材料３Ｐの使用量がより少なくなる円形状（扇状）にする方が好ましい。
【００４２】
以上のように、本発明の実施の形態１にかかる電力用半導体装置１によれば、電力用半導体素子２と、金属焼結体の接合層３を介して電力用半導体素子２が接合された配線部材４と、を備え、接合層３は、電力用半導体素子２の外周２ｐよりも内側に設定された内側領域Ｒ３ｐと、電力用半導体素子２のコーナー部２ｃを内包するように、内側領域Ｒ３ｐから拡張するように設定された拡張領域Ｒ３ｋとに形成（張出部３ｋとで構成）されている。そのため、接合材料３Ｐを過剰に使用することなく、接合材料３Ｐを均一に十分に加圧できるので、耐熱性に優れるとともに、信頼性の高い電力用半導体装置１を得ることができる。
【００４３】
とくに、拡張領域Ｒ３ｋは、内側領域Ｒ３ｐから外側に、０．１〜１．０ｍｍはみ出すように設定されている（０．１ｍｍ  ≦  ｒｋまたは  Ｌｋ  ≦１．０ｍｍ）ので、確実に電力用半導体素子２のコーナー部２ｃ直下が、ドッグイヤー３Ｐｄの内側に位置し、接合材料３Ｐの平坦部が存在するようにでき、緩衝シート５０による接合材料３Ｐの押し出しをも最小限にできる。その際、扇状に形成すれば、より効率的に接合材料３Ｐの使用量を抑制できる。
【００４４】
また、本実施の形態１にかかる電力用半導体装置の製造方法によれば、配線部材４の所定領域（塗布領域Ｒ３）に、焼結性の接合材料３Ｐを供給する工程（ステップＳ１００）と、接合材料３Ｐを間にはさむように、配線部材４に電力用半導体素子２を載置し、加圧板（加圧加熱装置６０）の間に設置する工程（ステップＳ３００）と、電力用半導体素子２と配線部材４を介して、接合材料３Ｐを加圧し、加熱して電力用半導体素子２と配線部材４とを接合する焼結接合工程（ステップＳ４００）と、を含み、加圧板（上側加圧板６１）と電力用半導体素子２との間には、樹脂シート（緩衝シート５０）を介在させており、所定領域（塗布領域Ｒ３）は、電力用半導体素子２の外周２ｐよりも内側の内側領域Ｒ３ｐと、電力用半導体素子２のコーナー部２ｃを内包するように、内側領域Ｒ３ｐから拡張する拡張領域Ｒ３ｋとを合わせて設定される。そのため、接合材料３Ｐを過剰に使用することなく、接合材料３Ｐを均一に十分に加圧できるので、耐熱性に優れるとともに、信頼性の高い電力用半導体装置１を得ることができる。
【００４５】
実施の形態２．
上記実施の形態１にかかる電力用半導体装置では、接合する電力用半導体素子の数についてはとくに言及していなかったが、本実施の形態２にかかる電力用半導体装置では、複数の電力用半導体素子を接合する場合に特化した構成について説明する。図１０〜図１５は、本発明の実施の形態２にかかる電力用半導体装置について説明するためのものであり、図１０は２つの電力用半導体素子が焼結接合による接合材によって配線部材に接合された部分を示す断面図、図１１は配線部材上に２つの電力用半導体素子を接合する際の接合材の塗布領域を示す平面図、図１２は２つの電力用半導体素子が焼結接合による接合材によって配線部材に接合された状態を示す平面図である。
【００４６】
なお、本実施の形態２においても、電力用半導体装置としての基本的な構成は、実施の形態１と同様であり、共通する部分については、同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、製造方法については、実施の形態１で説明したものをそのまま適用できるので、説明を省略する。
【００４７】
そして、図１３は変形例にかかる電力用半導体装置における、配線部材上に２つの電力用半導体素子を接合する際の接合材の塗布領域を示す平面図、図１４（ａ）は塗布領域の形状を説明するための拡大図、図１４（ｂ）はさらなる変形例として、拡張領域を矩形状にした際の塗布領域の形状を説明するための拡大図である。そして、図１５（ａ）と（ｂ）は、それぞれ加圧接合工程前後の接合材の状態を示すもので、図１５（ａ）は図１４（ａ）のＡ−Ａ線による断面、図１５（ｂ）は図１４（ａ）のＢ−Ｂ線による断面を示す。
【００４８】
本実施の形態２にかかる電力用半導体装置１は、図１０に示すように、１つの配線部材４に、２つの電力用半導体素子２（それぞれを区別する場合、素子２Ａ、素子２Ｂと称する。）のそれぞれが、焼結金属体の接合層３を介して裏面電極側が接合されたものである。そして、図１１に示すように、素子２Ａ、素子２Ｂのそれぞれに対して設けられた塗布領域Ｒ３ＡとＲ３Ｂには、４つのコーナー部２ｃのそれぞれに対応して拡張領域Ｒ３ｋが設けられている。
【００４９】
ペースト状の接合材料３Ｐの断面形状については、実施の形態１で説明したとおりなので、説明を省略するが、電力用半導体素子２を加圧接合した後の電力用半導体装置１の平面形状は、図１２にようになる。つまり、各素子２Ａ、２Ｂともに、コーナー部２ｃを含め、均質な接合層３によって配線部材４に接合されている。
【００５０】
変形例．
実施の形態１、あるいは上述した図１１、１２では、素子毎の４つのコーナー部２ｃに対して、拡張領域Ｒ３ｋを設定する例について説明した。本変形例では、複数の電力用半導体素子を一群と捉えて拡張領域Ｒ３ｋを設定する例について検討した。
【００５１】
図１２に示すように、複数（図では２つ）の素子２Ａ、素子２Ｂを同時に加圧接合する場合の、それぞれの主面２ｆにかかる圧力分布を実験により確認した。その結果、２つの素子２Ａ、２Ｂをひとつの素子群Ｇ２とみなすと、素子群Ｇ２を包含する矩形の領域ＲＧ２の中心ＰｍＧから離れるほど、同心円状に加圧力が低くなることが実験によって確認された。つまり、各素子のコーナー部２ｃのうち、素子群Ｇ２の中心ＰｍＧから最も遠い４隅ＰｃＧに対応するコーナー部２ｃにかかる加圧力は、他の領域および他のコーナー部２ｃに比べて最も加圧力が低くなることが判明した。
【００５２】
実際、接合加圧力を低下させていった場合、素子群Ｇ２の４隅ＰｃＧに対応するコーナー部２ｃで接合状態にバラツキが生じることが確認された。以上から、接合材料３Ｐの塗布領域の拡張領域Ｒ３ｋは、図１３に示すように、電力用半導体素子２のコーナー部２ｃのうち、素子群Ｇ２の４隅ＰｃＧに対応するコーナー部２ｃの直下近傍とすることが望ましい。これにより、接合材料３Ｐの押し出し量を最小限に抑えて、接合材料３Ｐ全域を十分に加圧することができて良好な接合層３が形成できることが確認できた。
【００５３】
上記のようにして拡張領域Ｒ３ｋが設定された一つの素子（例えば素子Ａ）に対する塗布領域の詳細形状を図１４（ａ）に示す。例えば、２箇所の拡張領域Ｒ３ｋの形状は、実施の形態１等で説明したように、従来の接合材料３Ｐの矩形領域ＣＲ３ｐのコーナーを中心とする３／４円とすることが考えられる。また、搭載精度のばらつきを考慮すると、素子群Ｇ２の４隅ＰｃＧに対応するコーナー部２ｃ直下が、ドッグイヤー３Ｐｄの内側に位置し、接合材料３Ｐの平坦部が存在するためには、拡張領域Ｒ３ｋの半径ｒｋは、０．１ｍｍ以上であることが望ましい。一方、緩衝シート５０による接合材料３Ｐの押し出しを考えると、半径ｒｋは１ｍｍ以下であることが望ましい。
【００５４】
また、拡張領域Ｒ３ｋの形状は、本変形例においても、実施の形態１で説明したように、図１４（ｂ）のような矩形状であっても良い。この場合も、拡張長さＬｋは、少なくとも一部が外周２ｐからはみ出て、コーナー部２ｃを内包するとともに、前述した理由と接合材料３Ｐの節約の観点から、目的とする効果が得られる範囲で最小とすることが望ましい。そのため、拡張長さＬｋは、０．１ｍｍ以上、かつ、１ｍｍ以下であることが望ましい。なお、拡張領域Ｒ３ｋの形状は、印刷マスク開口部３０ａへの接合材料３Ｐの充填性や、側面からのはみ出し量（半径ＬｒまたはＬｋ）を同一とした場合に、接合材料３Ｐの使用量がより少なくなることを考慮すると、矩形状よりも円形状の方が好ましい。
【００５５】
このように、素子群Ｇ２の４隅ＰｃＧに拡張領域Ｒ３ｋを設けたことによる効果について、図１５を用いて説明する。図１５では、一つの素子（例えば素子Ａ）の塗布領域Ｒ３のうち、矩形部分（内側領域Ｒ３ｐ）の中心と電力用半導体素子２の主面２ｆの中心が一致するように搭載した場合について示している。この断面図において、対角断面であるＡ−Ａ断面では、スクリーン印刷工程（ステップＳ３００）の際に形成される凹部３Ｐｆのうち、左側部分が、塗布領域を拡張したことで、電力用半導体素子２の外側に位置している。
【００５６】
一方、反対側の右側部分では、塗布領域を拡張していないので、凹部３Ｐｆは、電力用半導体素子２の直下に存在する。しかし、凹部３Ｐｆが発生する部分は、素子群Ｇ２の４隅ＰｃＧではなく、必要な加圧力がかかるので、凹部３Ｐｆが存在しても、接合層３の金属粒子密度の低下を招くことはない。したがって、ドッグイヤー３Ｐｄで囲まれた領域内の接合層３の均一性が向上する。
【００５７】
また、対向する側面（外周２ｐ）間を横断するＢ−Ｂ断面では、凹部３Ｐｆは、電力用半導体素子２の直下に存在する。しかし、凹部３Ｐｆが発生する部分は、外周２ｐのうち、コーナー部２ｃではない部分の近傍であるので、前述したように十分に加圧力がかかるので、凹部３Ｐｆが存在しても、接合層３の金属粒子密度の低下を招かない。したがって、ドッグイヤー３Ｐｄで囲まれた領域内の接合層３の均一性が向上する。
【００５８】
なお、本変形例では、素子群Ｇ２内に２つの素子がある場合について説明したが、２×２や２×３のように複数行×複数列に配置された場合でもよい。この場合も、各素子のコーナー部２ｃのうち、素子群Ｇ２の４隅ＰｃＧに対応するコーナー部２ｃにのみ拡張領域Ｒ３ｋを設けるようにすればよい。
【００５９】
このように、一部のコーナー部２ｃのみに、拡張領域Ｒ３ｋを設けた本変形例においても、加圧接合時の緩衝シート５０による、接合材料３Ｐの押し出しを最小限に抑制しつつ、コーナー部２ｃ近傍直下であっても、十分に加圧して、配線部材４と電力用半導体素子２との良好な接合層３を形成することが可能となる。加えて、拡張領域Ｒ３ｋの設置個所を限定することで、接合材料３Ｐの使用量を最小限にできるので、低コストで電力用半導体装置１を製造することができる。
【００６０】
以上のように、本実施の形態２にかかる電力用半導体装置１によれば、複数の電力用半導体素子２と、金属焼結体の接合層３を介して複数の電力用半導体素子２のそれぞれが接合された配線部材４と、を備え、複数の電力用半導体素子２のそれぞれに対して実施の形態１と同様に拡張領域Ｒ３ｋを設けて塗布領域Ｒ３に接合材料３Ｐを塗布しているので、接合材料３Ｐを過剰に使用することなく、接合材料３Ｐを均一に十分に加圧できるので、耐熱性に優れるとともに、信頼性の高い電力用半導体装置１を得ることができる。
【００６１】
あるいは、本実施の形態２の変形例にかかる電力用半導体装置１によれば、複数の電力用半導体素子２と、金属焼結体の接合層３を介して複数の電力用半導体素子２のそれぞれが接合された配線部材４と、を備え、接合層３は、複数の電力用半導体素子２のそれぞれの外周２ｐに対して内側に間隔をおいて設定された内側領域Ｒ３ｐに形成されるとともに、複数の電力用半導体素子２のうち、複数の電力用半導体素子全体（素子群２Ｇ）を内包する矩形の領域ＲＧ２の４隅ＰｃＧのいずれかに対応する電力用半導体素子に対しては、４隅ＰｃＧのいずれかに対応するコーナー部２ｃを内包するように内側領域Ｒ３ｐから拡張するように設定された拡張領域Ｒ３ｋにも形成されている。そのため、接合材料３Ｐの使用量をより抑制し、接合材料３Ｐを均一に十分に加圧できるので、耐熱性に優れるとともに、信頼性の高い電力用半導体装置１を得ることができる。
【００６２】
実施の形態３．
上記実施の形態１あるいは２においては、必要な加圧力を得る一方、接合材の使用量を低減するために拡張領域のサイズや設置個所について、最適化を行った例について説明した。本実施の形態３にかかる電力用半導体装置では、拡張領域内に段差を設けて厚み分布をつけ、接合材の使用量のさらなる低減を図ったものである。
【００６３】
図１６〜図２３は、本発明の実施の形態３にかかる電力用半導体装置について説明するためのものであり、図１６は電力用半導体装置を製造する際の接合材塗布工程において使用する印刷マスクの開口部の形状を示す平面図である。また、図１７（ａ）と（ｂ）は、それぞれ印刷マスクの開口部の形状を示す断面図であり、図１７（ａ）は図１６のＡ−Ａ線による断面、図１７（ｂ）はＢ−Ｂ線による断面を示す。そして、図１８は印刷マスクを配線部材に対向させる面である裏面側から見たときの平面図であり、図１９は図１８の領域Ｄ部分を拡大した部分拡大平面図である。
【００６４】
図２０は配線部材上の接合材の塗布領域を示す平面図、図２１は塗布工程の中の印刷用印刷マスクを離反させる際の、各段階における接合材（ペースト）の状態を示す断面図、段階での接合材の状態を示す断面図、図２２は加圧接合工程前後の接合材の状態を示すもので、図２０のＡ−Ａ線による断面である。また、図２３（ａ）と（ｂ）は、配線部材の寸法がばらついた際の塗布領域と配線部材端部（絶縁材）との距離を説明するためのもので、それぞれ、配線部材に対する塗布位置が異なる場合の平面図である。
【００６５】
なお、本実施の形態３においても、電力用半導体装置としての基本的な構成は、実施の形態１と同様であり、共通する部分については、同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、製造方法については、実施の形態１で説明したものをそのまま適用できるので、説明を省略する。
【００６６】
本実施の形態３においても、印刷マスク３０の開口部３０ａの４隅には、拡張領域Ｒ３ｋを設けるための張出部３０ａｋが設けられている。そのため、図１６に示すように、表側から見たときは、実施の形態１と一見、同様の形状をしている。しかし、図１７〜図２０に示すように、本実施の形態３で用いる印刷マスク３０の張出部３０ａｋは、裏面（配線部材４と接触する面）側の内側面３０ａｐｗよりも、表面側の内側面３０ａｐｎの方が狭くなるように、厚み方向の半分の部分で段差が設けられている。
【００６７】
つまり、配線部材４側の厚みｔｋｓ（印刷マスク３０の厚みの半分相当）分の領域Ｒ３ｋｗは、電力用半導体素子２の輪郭形状から、内側に一定の間隔を有する矩形の内側領域Ｒ３ｐのコーナーＶｃを中心とした、半径ｒｋの円形（扇型）をなしている。一方、表面側（素子側）の残りの厚み部分の領域Ｒ３ｋｎは、半径ｒｋよりもΔｒ分狭い半径の円形（扇型）をなしている。
【００６８】
領域Ｒ３ｋｎと領域Ｒ３ｋｗの径の差Δｒは、接合材料３Ｐの塗布領域と配線部材４端部までの距離にもよるが、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍを想定している。また、裏面側の領域Ｒ３ｋｗの厚さｔｗについては、印刷マスク３０の厚さｔ３０の１／２に限定されるものではなく、１／５〜４／５の範囲であればよい。また、内側面３０ａｐｗは、例えば、印刷マスク３０の裏面の一部をエッチング加工することにより形成可能である。
【００６９】
配線部材４から印刷マスク３０を離反させると、図２１に示すように、離反が進むにつれ（ステップＳ１６０〜Ｓ１６２〜Ｓ１６４〜Ｓ１７０）、印刷マスク３０の開口部３０ａの内側面３０ａｐとの摩擦力により、接合材料３Ｐの端部３Ｐｅに、ドッグイヤー３Ｐｄと呼ばれる凸部が発生する。このドッグイヤー３Ｐｄの発生は、スクリーン印刷法では不可避である。また、ドッグイヤー３Ｐｄの近傍には、ドッグイヤー３Ｐｄの形成に起因して、凹部３Ｐｆが形成される。このため、ドッグイヤー３Ｐｄが存在する端部３Ｐｅ付近と、平坦な中央部とでは、接合材料３Ｐにかかる加圧力に差が生じ、接合層３内の均一化が阻害される。
【００７０】
このとき、本実施の形態３の拡張領域Ｒ３ｋにおいては、厚み方向に段差があるので、左右の端部のそれぞれに、２つのドッグイヤー３Ｐｄと凹部３Ｐｆが形成されることになる。一つの端部に２つのドッグイヤーが形成される場合と、実施の形態１の図５で説明したように、段差がなく、１つのドッグイヤー３Ｐｄが形成される場合について、ドッグイヤー３Ｐｄに伴い形成された凹部３Ｐｆの状態を比較検討する。
【００７１】
ここで、凹部３Ｐｆの最低点と接合材料３Ｐの平坦部との高低差と定義した凹部３Ｐｆの深さＤｆと、ドッグイヤー３Ｐｄの頂点から接合材料３Ｐの平坦部までの距離で定義した凹部３Ｐｆの長さＷｆを比較対象とする。すると、深さＤｆ、長さＷｆともに、図５で説明した接合材料３Ｐを一律厚みに塗布した場合よりも、本実施の形態３の図２１で示した、段差をつけて塗布した場合の方が、小さくなる。これは、本実施の形態３における印刷マスク３０では、張出部３０ａｋにおける内側面３０ａｐが、裏面側と表面側で２箇所に分かれている。そのため、各内側面（３０ａｐｗと３０ａｐｎ）のそれぞれの厚み方向長さは、厚さｔ３０よりも薄くなっているので、印刷マスク３０を離反させるときに、接合材料３Ｐが内側面３０ａｐに引っ張られる距離が短くなるためである。
【００７２】
したがって、本実施の形態３では、領域Ｒ３ｋｎ部分の接合材料３Ｐの平坦性が実施の形態１の場合よりも高くなるので、凹部３Ｐｆに存在する接合材料３Ｐにも十分に加圧力を加えることが可能となる。そのため、図２２に示すように、凹部３Ｐｆが電力用半導体素子２の直下に存在しても、深さＤｆ、および長さＷｆが小さいため、接合材料３Ｐに十分に加圧力がかかる。
【００７３】
実験により、凹部３Ｐｆの深さＤｆが０．１ｍｍ以内で、かつ長さＷｆが０．４ｍｍ以内であれば、加圧接合後にドッグイヤー３Ｐｄで囲まれた領域全域で良好な接合層３が形成できることが確認されている。つまり、この条件であれば、領域Ｒ３ｋｎ部分は、実質的に凹部３Ｐｆ部分のない平坦形状であるとみなせ、その範囲内のどこにコーナー部２ｃが接してもよいことになる。
【００７４】
つまり、領域Ｒ３ｋｎの半径は、段差をつけることで領域Ｒ３ｋｗの径（ｒｋ）よりもΔｒ分狭くなっているが、実質的に平坦である部分の径は、単純に半径ｒｋで拡張領域Ｒ３ｋを形成したときの有効な径よりも広くなる。そのため、領域Ｒ３ｋｗの径ｒｋを実施の形態１あるいは２で示した範囲（０．１〜１．０ｍｍ）から広げることなく、領域Ｒ３ｋｎの径をｒｋよりも小さくできるので、実施の形態１または２よりもさらに接合材料３Ｐの使用量を低減することができる。つまり、低コストで電力用半導体装置１を製造することができる。
【００７５】
それにとどまらず、領域Ｒ３ｋｗの径ｒｋは、実施の形態１あるいは２で示した範囲よりも狭めることができる。そのため、接合材料３Ｐの使用量をより低減することができる。さらに、図２３に示すように、配線部材４の寸法がばらついた場合にも、接合材料３Ｐの塗布領域Ｒ３と配線部材４の端部までの最短距離Ｌ３４がある一定値以上、確実に確保され、絶縁距離を確保した適正な回路を製造することができる。
【００７６】
以上のように、本実施の形態３にかかる電力用半導体装置１によれば、拡張領域Ｒ３ｋは、配線部材４側の領域Ｒ３ｋｗよりも電力用半導体素子２側の領域Ｒ３ｋｎの方が狭くなるように段差が形成されているので、より、接合材料３Ｐの使用量を低減できる。さらに、ｒｋの範囲を一段の時と比べて小さく設定できるので、さらなる接合材料３Ｐの使用量を低減でき、絶縁距離（最短距離Ｌ３４）を確保しやすくなり、信頼性が高くなる。
【００７７】
とくに、領域Ｒ３ｋｎは、領域Ｒ３ｋｗに対して０．１〜０．２ｍｍ（Δｒ）狭くなっているので、確実に上記効果を達成できる。
【００７８】
なお、上記各実施の形態においては、電力用半導体素子２には、シリコンウエハを基材とした一般的な素子でも良いが、本発明においては炭化ケイ素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）系材料、またはダイヤモンドといったシリコンと較べてバンドギャップが広い、いわゆるワイドバンドギャップ半導体材料を用い、高耐圧および高温動作が可能な半導体素子を用いた場合に、特に顕著な効果が現れる。特に炭化ケイ素を用いた電力用半導体素子に好適に用いることができる。
【００７９】
ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング素子や整流素子は、ケイ素で形成された素子よりも電力損失が低いため、スイッチング素子や整流素子における高効率化が可能であり、ひいては、電力用半導体装置の高効率化が可能となる。さらに、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、スイッチング素子や整流素子の小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング素子や整流素子を用いることにより、電力用半導体装置も小型化が可能となる。また耐熱性が高いので、高温動作が可能であり、ヒートシンクの放熱フィンの小型化や、水冷部の空冷化も可能となるので、電力用半導体装置の一層の小型化が可能になる。
【００８０】
その際、背景技術で説明したように、高温で信頼性の高い焼結性銀族材を用いた接合が有力であり、本発明による効果を発揮することで、ワイドバンドギャップ半導体の特性を活かすことができるようになる。
【００８１】
なお、スイッチング素子および整流素子の両方がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていても、いずれか一方の素子がワイドバンドギャップ半導体によって形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１：電力用半導体装置、  ２：電力用半導体素子、  ２ｃ：コーナー部、  ２ｆ：主面、  ２ｐ：側面（輪郭、端部）、  ３：接合層、  ３ｋ：張出部、  ３ｓ：疎領域、  ３Ｐ：金属接合材、  ４：配線部材、  ５０：緩衝シート（樹脂シート）、  ６０：加圧加熱装置、  ６１：上側加圧板、  ６２：下側加圧板、
Ｌｋ：拡張長さ（はみ出し量）、  ＰｃＧ：素子群の４隅、  Ｒ３：接合材の塗布領域、  Ｒ３ｋ：拡張領域、  Ｒ３ｋｎ：素子側の狭い領域、  Ｒ３ｋｗ：配線部材側の広い領域、  Ｒ３ｐ：内側領域、  ｒｋ：拡張領域の半径（はみ出し量）、  Ｖｃ：内側領域の角。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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