半导体装置的制作方法

本发明涉及例如用于电力电子设备的半导体装置。

背景技术：

在专利文献1中公开了如下构造，即，为了对来自半导体元件的发热进行扩散，在热扩散板之上配置有半导体元件。半导体元件通过接合材料固定于热扩散板。另外，半导体元件和热扩散板由封装树脂封装。在热扩散板的搭载有半导体元件的区域的外周部形成有槽。能够通过槽使在半导体元件和封装树脂的分界面产生的热应力减少。

专利文献1：日本特开2014-216459号公报

就专利文献1所示的半导体装置而言，焊料等接合材料浸润扩展至槽的端部。在这里，接合材料和封装树脂的粘合性低。因此，封装树脂容易从接合材料剥离。为了防止封装树脂的剥离，在专利文献1中，将槽配置于半导体元件的附近。由此，浸润扩展后的接合材料和封装树脂的接触面积变小，防止封装树脂的剥离。在这里，如果将槽配置于半导体元件的附近，则来自半导体元件的热扩散有可能被槽妨碍。另一方面，如果为了减少对热扩散的影响而将槽变浅，则不能充分地减少施加于封装树脂的热应力。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述的问题而提出的，其目的在于得到能够实现施加于封装树脂的热应力的减少，而不妨碍来自半导体元件的热扩散的半导体装置。

本发明涉及的半导体装置具备：散热器；半导体元件，其通过接合材料固定于该散热器的安装面；以及封装树脂，其将该散热器和该半导体元件覆盖，在该安装面，在该半导体元件的周围形成槽，该半导体元件和该槽之间的长度大于或等于该槽的深度，该安装面的位于该半导体元件和该槽之间的区域的至少一部分并未发生该接合材料的浸润扩展。

发明的效果

就本发明涉及的半导体装置而言，半导体元件和槽之间的长度大于或等于槽的深度。因此，能够防止由槽妨碍热扩散。另外，在安装面的位于半导体元件和槽之间的区域，接合材料浸润扩展的区域受到限制。因此，接合材料和封装树脂的接触面积受限制，能够抑制封装树脂的剥离。因此，能够将半导体元件和槽之间的长度变大。因此，能够将槽变深而不限制半导体元件的热扩散。因此，能够充分地减少热应力而不限制半导体元件的热扩散。

附图说明

图1是实施方式1涉及的半导体装置的剖视图。

图2是实施方式1涉及的半导体装置的剖视图。

图3是实施方式1涉及的半导体装置的剖视图。

图4是实施方式1涉及的半导体装置的剖视图。

图5是实施方式1的变形例涉及的半导体装置的剖视图。

标号的说明

100、300半导体装置，24散热器，23安装面，26接合材料，28半导体元件，32封装树脂，34槽，236阻焊部

具体实施方式

参照附图，对本发明的实施方式涉及的半导体装置进行说明。对相同或对应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复的说明。

实施方式1.

图1是实施方式1涉及的半导体装置的剖视图。本实施方式涉及的半导体装置100具备金属基座10。在金属基座10之上设置绝缘片12。绝缘片12由树脂形成。在绝缘片12之上设置金属图案14。金属基座10、绝缘片12及金属图案14构成基座板16。金属基座10和金属图案14由绝缘片12绝缘。

在绝缘片12之上设置壳体18。壳体18以将金属图案14包围的方式，配置于绝缘片12的外周部。在壳体18之上设置端子20。在金属图案14之上，通过焊料22固定有散热器24。散热器24以mo或者cu作为材料。在散热器24的安装面23，通过接合材料26固定有半导体元件28。半导体元件28例如是igbt(insulatedgatedbipolartransistor)。为了使半导体元件28高效地散热而设置有散热器24。在本实施方式中，接合材料26是焊料。

半导体元件28与金属图案14通过导线30连接。另外，金属图案14与端子20通过导线30连接。壳体18所包围的区域由封装树脂32封装。因此，散热器24和半导体元件28由封装树脂32覆盖。在本实施方式中，封装树脂32是环氧树脂。

图2是实施方式1涉及的半导体装置的剖视图。图2是图1的散热器24周边的放大图。在散热器24的安装面23，在半导体元件28的周围形成有槽34。槽34形成为将半导体元件28包围。封装树脂32设置为将槽34填埋。

图3是实施方式1涉及的半导体装置的剖视图。图3是图2的槽34附近的放大图。半导体装置100在安装面23的位于半导体元件28和槽34之间的区域25具备阻焊部236。因此，接合材料26没有浸润扩展至与阻焊部236相比更靠槽34侧之处。因此，在本实施方式中，接合材料26并未浸润扩展至安装面23的位于阻焊部236和槽34之间的区域。

图4是实施方式1涉及的半导体装置的剖视图。在本实施方式中，半导体元件28和槽34之间的长度a大于或等于槽34的深度l。在这里，长度a是从与槽34邻接的半导体元件28的端部至与半导体元件28邻接的槽34的端部为止的安装面23之上的距离。另外，长度a是区域25的宽度。此时，在相对于安装面23朝向散热器24的底面倾斜45度的假想线35的下方没有形成槽34。

通常，在通过封装树脂将半导体元件封装的情况下，由于半导体元件和封装树脂的线膨胀系数的差异，因热应力而向封装树脂施加热应力。由于热应力，封装树脂有可能从半导体元件剥离。另外，在封装树脂有可能产生裂纹。在本实施方式中，在散热器24设置有槽34。在槽34填充有封装树脂32。因此，填充于槽34的封装树脂32作为锚固部起作用，能够使封装树脂32和散热器24密接。

如果封装树脂32和散热器24密接，则半导体元件28和封装树脂32也密接。因此，在与半导体元件28接触的部分处，能够缓和作用于封装树脂32的热应力。特别是在与槽34邻接的半导体元件28的端部附近产生的热应力容易得到缓和。因此，能够防止封装树脂32从半导体元件28剥离。另外，能够抑制在封装树脂32产生裂纹。

另外，封装树脂32和散热器24密接，从而在半导体元件28与接合材料26之间的接合部及接合材料26与散热器24之间的接合部处热应力得到缓和。因此，能够抑制在接合材料26产生的裂纹。

在这里，如果在散热器设置槽，则有时会妨碍半导体元件的热扩散。特别是额定电流值大于或等于100a的半导体装置的发热量大。因此，由槽引起的对热扩散的限制有可能成为问题。对此，在本实施方式中，半导体元件28和槽34之间的长度a大于或等于槽34的深度l。即，在本实施方式中，在从半导体元件28的正下方起小于45度的范围没有槽34。该构造能够防止从半导体元件28向散热器24的热扩散被槽34妨碍。

另外，在通过焊料将半导体元件与散热器接合的情况下，可以想到焊料在半导体元件和槽之间的区域浸润扩展。此时，在半导体元件和槽之间的区域，焊料和封装树脂接触。通常，焊料和封装树脂的粘合力弱。因此，在焊料和封装树脂的接触部分，容易产生封装树脂的剥离。作为防止封装树脂剥离的方法，想到将封装树脂和焊料的接触面积缩小。作为该方法，想到将半导体元件和槽之间的距离缩短。

在这里，如上所述，为了防止由槽34引起的对热扩散的限制，半导体元件28和槽34之间的长度a与槽34的深度l需要满足a≥l。因此，为了防止由槽34引起的对热扩散的限制，且将半导体元件28和槽34之间的距离缩短，需要将槽34变浅。在这里，槽34越深则对施加于封装树脂32的热应力进行缓和的效果越高。因此，如果将槽34变浅，则有时热应力无法充分地得到缓和。

与此相对，在本实施方式中，在安装面23的位于半导体元件28和槽34之间的区域25具备阻焊部236。因此，区域25的至少一部分成为并未发生接合材料26的浸润扩展的区域。接合材料26浸润扩展的区域只限定于阻焊部236和半导体元件28之间的区域。因此，与接合材料26浸润扩展至整个区域25相比，能够将封装树脂32和接合材料26的接触面积缩小。因此，即使半导体元件28和槽34的长度a大，也能够抑制封装树脂32从接合材料26剥离。

综上所述，在本实施方式中，能够抑制封装树脂32从接合材料26剥离，且将半导体元件28和槽34之间的长度a变大。通过将长度a设定得大，从而能够将槽34设置得深而不妨碍来自半导体元件28的热扩散。通过将槽34设置得深，从而能够充分地缓和施加于封装树脂32的热应力。因此，能够抑制封装树脂32的剥离及封装树脂32处的裂纹的产生。

综上所述，就本实施方式涉及的半导体装置100而言，能够充分地减少施加于封装树脂32的热应力，而不妨碍来自半导体元件28的热扩散。因此，能够得到可靠性高的半导体装置100。在这里，为了得到充分的热应力的减少效果,需要槽34的深度l大于或等于0.3mm。因此，在本实施方式中将长度a设为大于或等于0.3mm。另外，如果半导体元件28和槽34之间的长度a小，则半导体元件28的安装时的对位变得困难。考虑到半导体元件28的安装时的对位的精度，长度a优选大于或等于0.3mm。

作为本实施方式的变形例，接合材料26也可以是焊料以外的材料。例如，接合材料26也可以设为银膏等包含银的材料。在该情况下，半导体元件28通过ag接合而固定于散热器24。在接合材料26是银膏的情况下，与焊料相比接合材料26的浸润性变低。因此，在区域25，接合材料26浸润扩展的范围与使用焊料的情况相比变小。因此，无需设置阻焊部236，即可将接合材料26和封装树脂32的接触面积缩小。

在本实施方式中，使用阻焊部236将接合材料26浸润扩展的范围限定为区域25的一部分。与此相对，也可以在将半导体元件28与散热器24接合后，将浸润扩展至区域25的接合材料26去除。在该情况下，无需设置阻焊部236，即可将区域25的被接合材料26覆盖的区域缩小。

另外，在图3中，在区域25，与半导体元件28之间设置间隙而配置有阻焊部236。在该情况下，阻焊部236和半导体元件28之间的区域成为接合材料26浸润扩展的区域。与此相对，也可以将阻焊部236设置为与半导体元件28接触。在该情况下，接合材料26变为只配置于半导体元件28的下部。因此，区域25整个成为并未发生接合材料26的浸润扩展的区域。

另外，在本实施方式中槽34形成为将半导体元件28包围。与此相对，槽34也可以在半导体元件28的两侧各配置1个。另外，也可以以包围半导体元件28的方式将槽34二重地形成。另外，在本实施方式中，槽34的宽度恒定。并且，槽34的底部平坦，与散热器24的底面平行。在这里，槽34的形状也可以是除上述以外的形状。例如，槽34的剖面形状也可以是u字型或者v字型。

图5是实施方式1的变形例涉及的半导体装置的剖视图。变形例涉及的半导体装置300具备槽334。槽334越靠近安装面23则宽度越窄。在槽334填充封装树脂32。

填充于槽334的封装树脂32成为锚固部，因此封装树脂32与散热器24密接。在这里，槽334是越接近安装面23则宽度越窄的陶罐型。因此，与槽34的宽度恒定的情况相比，在槽334处封装树脂32和散热器24牢固地粘接。因此，与半导体装置100相比，封装树脂32牢固地固定于散热器24。因此，与半导体装置100相比，能够进一步抑制施加于封装树脂32的热应力。

另外，半导体元件28也可以由宽带隙半导体形成。作为宽带隙半导体，能够使用碳化硅、氮化镓类材料或者金刚石。使用了宽带隙半导体的半导体装置有时要求在高温条件下工作。在这里，本实施方式涉及的半导体装置100能够使来自半导体元件28的热扩散不受槽34限制。另外，能够将槽34设置得深而充分地减少热应力。因此，能够使半导体元件28在高温条件下工作。此外，在本实施方式中说明的技术特征也可以适当地组合而使用。