半导体装置及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体装置及其制造方法，尤其涉及设置于散热片的、用于防止焊料流动的沟槽。
【背景技术】
[0002]图9是现有的半导体装置500的结构图。图9 (a)是俯视图。图9 (b)是沿图9 (a)的X-X线进行剖切而得的放大剖视图。图9示出了设置有沟槽55的散热片51、以及用焊料53固定于散热片51的绝缘基板52。绝缘基板52具有如下结构:在陶瓷等绝缘板的背面粘帖了背面铜箔，在其正面粘帖了形成有电路图案的表面铜箔。在表面铜箔固定有未图示的半导体芯片，且用焊料53将绝缘基板52的背面固定于散热片51。
[0003]在图9中，在散热片51上的规定配置区域固定有多个(此处为2个)绝缘基板52。散热片51由铝等基材50、以及为了确保浸润性并防止氧化而覆盖于基材表面的镍层54来构成。该镍层54是镍镀层等。
[0004]半导体装置500的组装工序中，当在散热片51上用焊料53固定多个绝缘基板52的情况下，有时会导致相邻的熔融焊料彼此接触而溢出到绝缘基板52的表面。于是，在焊料溢出的部位会发生绝缘不良。为了防止上述情况，在散热片51表面的绝缘基板52的配置区域的周围配置1条沟槽55，从而防止被熔融的焊料的流动。(参照专利文献1及2)
现有技术文献专利文献
[0005]【专利文献1】日本专利第2500669号
【专利文献2】日本专利特开2008-159857号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0006]当在一块散热片51上安装多块绝缘基板52时，要求使成为盲区的沟槽55的宽度尽可能狭小，以增加安装于散热片51的绝缘基板52的块数。另一方面，若使沟槽55的宽度过于狭小，则焊料会从沟槽55流出，引起相邻的熔融焊料彼此接触的上述问题。
[0007]本发明的目的在于解决上述问题，提供一种半导体装置，该半导体装置具有能够同时防止焊料流动和减小盲区的沟槽形状。
解决技术问题所采用的技术方案
[0008]为了达到上述目的，在本发明的一个方面中，半导体装置包括:半导体芯片；多个绝缘基板，该多个绝缘基板固定有所述半导体芯片；散热片，该散热片具有分别包围多个规定配置区域中的各个区域的多个第一沟槽和比所述第一沟槽浅且包围所述第一沟槽的第二沟槽，所述规定配置区域中分别配置有多个所述绝缘基板；以及焊料，该焊料填充于所述绝缘基板与所述散热片的所述配置区域之间。
[0009]另外，在本发明的另一个方面中，半导体装置的制造方法具有:准备散热片和多个绝缘基板的工序；利用激光加工在所述散热片上形成分别包围配置有多个所述绝缘基板的规定配置区域中的各个区域的多个第一沟槽、以及比所述第一沟槽浅且包围所述第一沟槽的第二沟槽的工序；在多个所述配置区域中分别重叠地配置焊料板和所述绝缘基板的工序；加热所述焊料板以使其熔融的工序:以及冷却被熔融后的所述焊料板以使其固化的工序。
发明效果
[0010]根据本发明，能够提供一种具有最佳沟槽形状的半导体装置，该半导体装置能够同时防止焊料流动和减少盲区。
【附图说明】
[0011]图1是参照例的半导体装置600的结构图。
图2是说明形成加工残余物(processing residue) 57的情况的图。
图3是表示在沟槽56中生成有加工残余物57的卡阻物(seizures) 58的情况的图。
图4是表示加工残余物57的卡阻物58的个数的图。
图5是本发明所涉及的第一实施例的半导体装置100的俯视图。
图6是沿图5的X1-X1线进行剖切而得的放大剖视图。
图7是表示加工残余物的卡阻物的个数的图。
图8是本发明所涉及的第二实施例的半导体装置200的主要部分剖视图。
图9是现有的半导体装置500的结构图。
【具体实施方式】
[0012]以下面的实施例来说明实施方式。
<参考例>
图1是作为参考例的半导体装置600的结构图。图1 (a)是俯视图，图1 (b)是沿图1 (a)的X-X线进行剖切而得的放大剖视图。在半导体装置600中，在绝缘基板52的周围呈条纹状地配置有多条(此处为3条)沟槽56。通过配置多条沟槽56，相比于1条沟槽的情况而言，散热片51表面上对焊料流动的阻力变大，因此即使是较小的宽度，也能够有效地防止焊料流动。作为如上所述以较小宽度来形成条纹状的多条沟槽56的方法，能够采用激光加工。
[0013]然而，在利用激光加工来形成上述沟槽56的情况下，如图2和图3所示，有时会因激光加工而产生加工残余物57的卡阻物58。卡阻物58是指以激光照射来形成沟槽56时所产生的熔融状态的加工残余物57附着在沟槽56并发生固化后所形成的形成物。
[0014]在形成用于防止焊料流动的沟槽56时，要求将成为盲区的沟槽56的宽度W和沟槽间距L(障壁的厚度)形成得较窄。
[0015]在利用激光加工来形成沟槽56的情况下，若沟槽56的深度T变深，则较易产生上述的卡阻物58。
[0016]图2是说明形成加工残余物57的情况的图。用于形成沟槽56的激光加工顺序中，从绝缘基板52 —侧形成初级阶段的沟槽56开始，沿着箭头方向朝着外侧前进，直到形成最终阶段的沟槽56。如图2所示，该加工残余物57随着激光加工顺序的向后推进而累积并逐渐变大。利用激光加工机随附的吸尘器，来吸收并去除经过激光加工而产生的加工残余物57。
[0017]图3是表示在沟槽56中生成卡阻物58的情况的图。图3 (a)是产生卡阻物58的散热片51的俯视图。图3(b)是沿图3(a)的X-X线进行剖切而得的剖视图。如图3所示，在激光加工的最终阶段的沟槽56a中生成了较大的卡阻物58。
[0018]图4是表示加工残余物57的卡阻物58的个数的图。纵轴是卡阻物58的个数，横轴是样品编号。样品个数为5个。参考示例中，在用激光加工所形成的用于防止焊料流动的沟槽56内，在最终阶段的沟槽56a中产生卡阻物58，如图4所示，在环状的沟槽56a的整个区域中，分散有个数为15个左右?30个左右的卡阻物58。若使该沟槽56的深度T变深，则卡阻物58的个数有增多的倾向。
[0019]若该卡阻物58增多，则会导致外观不佳，且在后续工序(附加接合线、胶体填充、用树脂壳体进行覆盖等)中，若卡阻物58发生剥离而附着于半导体芯片或布线上，则会导致特性不佳，因此，必须将其去除。然而，激光加工机随附的吸尘器的吸引力较小，有时无法去除该卡阻物58。在该情况下，使专用的去除夹具与卡阻物58相接触，以机械的方式来去除该卡阻物58。因此，作业效率较差，导致制造成本提高。
<实施例1>
图5和图6是本发明所涉及的第一实施例的半导体装置100的结构图。图5是俯视图。图6(a)是沿图5的X1-X1线进行剖切而得的放大剖视图。图6(b)是沿图5的X2-X2线进行剖切而得的放大剖视图。
[0020]半导体装置100包括半导体芯片20、绝缘基板2、散热片1、以及焊料6。
[0021 ] 半导体芯片20能够使用例如IGBT (绝缘栅双极型晶体管:Insulated GateBipolar Transistor)、功率 MOSFET、FWD (续流二极管:Freewheeling d1de)等纵型功率半导体元件。
[0022]绝缘基板2由电路板、绝缘板和金属板(均未图示)层叠而成。绝缘板使用例如氮化铝、氧化铝等陶瓷。电路板和金属板由铜等金属构成，绝缘基板2可利用例如DCB (DirectCopper Bonding:直接铜恪结)法来形成。对于电路板22，在绝缘板的表面有选择地形成电路图案。在电路板22上，利用焊料等来固定半导体芯片20的主电极一侧(例如，集电极、阴极电极等)。
[0023]散热片1由第一金属7、和覆盖第一金属7的表面的第二金属层5来构成。第一金属7例如是铝、铜等高热传导性金属，且具有使由半导体芯片20所产生的热向外部扩散的功能。
[0024]第二金属层5例如是由镍构成的镀层，且具有确保散热片1的焊料浸润性和防止散热片1被氧化的功能。另外，有时利用钛来代替镍，作为第二金属层。
[0025]在散热片1的规定的配置区域中，配置有多个(图中为2个)绝缘基板2。另外，具备用于防止焊料流动的第一沟槽3，该第一沟槽3分别包围配置有各个绝缘基板2的配置区域中的各个区域。而且，具备比第一沟槽3浅的第二沟槽4，该第二沟槽4包围这些第一沟槽3。通过配置第一沟槽3和第二沟槽4这样的多条沟槽，相比于1条沟槽的情况而言，散热片1表面上对焊锡流动的阻力变大，因此即使是较小的宽度，也能够有效地防止焊锡流动。而且，由于第二沟槽4比第一沟槽3要浅，因此能够抑制激光加工残余物的卡阻物。此处，示出了第一沟槽3呈条纹状且有4条、第二沟槽4有1条的示例，但本发明并不仅限于此。
[0026]利用激光来贯通第二金属层5，以对第一沟槽3和第二沟槽4进行加工。在第一沟槽3和第二沟槽4各自