表面的表面电极上形成上述金属膜20以及包覆膜22，就能够抑制表面电极的龟裂。因此，表面电极只要是在半导体元件14上形成的电极即可，没有特别地限定。另外，半导体元件14并不限定于IGBT，也可以是例如MOSFET或二极管等。金属膜20也可以不是3层构造，例如也能够使用通过镀敷生长而成的N1- Po此外，这些变形也能够应用于下面的实施方式所涉及的半导体装置和半导体装置的制造方法。
[0060]实施方式2.
[0061]本发明的实施方式2所涉及的半导体装置和半导体装置的制造方法，由于与实施方式I 一致的部分较多，因此以与实施方式I的不同点为中心进行说明。图15是本发明的实施方式2所涉及的半导体装置的金属膜的外周部分及其周边的剖面图。本发明的实施方式2所涉及的半导体装置，其特征在于在应力缓和部20C的表面形成有改质膜200。
[0062]改质膜200由与接合部20A的表面部分相比焊料难以附着的材料形成，以使得焊料30不会向应力缓和部20C的正上方区域浸润扩展。更具体地说，改质膜200由将Ni氧化后而得到的金属氧化膜形成。改质膜200从与接合部20A接触的部分至端部为止的长度(a)大于或等于10 μπι。另外，应力缓和部20C的从与接合部20Α接触的部分至最外周部为止的长度(a)也大于或等于10 μm。此外，优选图15中的由a所示的长度为100?1000 μm中的某一值。
[0063]对本发明的实施方式2所涉及的半导体装置的制造方法进行说明。在形成金属膜20后，形成牺牲保护膜。图16是表示在金属膜上形成牺牲保护膜后的剖面图。牺牲保护膜202仅形成在金属膜20的中央部，没有形成在金属膜的外周部分。牺牲保护膜202能够使用例如感光性抗蚀层和光刻法而形成。
[0064]然后，去除金属膜的外周部分的防氧化膜。图17是表示去除金属膜的外周部分的防氧化膜后的剖面图。防氧化膜通过例如由Ar等离子实现的溅射蚀刻、或Ar离子铣等干蚀刻工艺进行去除。
[0065]然后，去除牺牲保护膜202，在金属膜的外周部分的表面形成改质膜。图18是表示形成改质膜后的剖面图。改质膜200是通过氧等离子灰化等对接合膜20h进行氧化后而得到的金属氧化膜。通过对接合膜20h进行选择性的氧化，从而能够容易地形成改质膜200。另外，在为了去除牺牲保护膜202而使用由有机溶剂等进行的湿蚀刻的情况下，能够通过在干燥后向接合膜20h照射UV光等制作改质膜200。
[0066]然后，进行接合工序。接合工序的详细内容与实施方式I相同。如上所述，通过在接合工序前在金属膜的外周部分形成与中央部相比焊料难以附着的改质膜200，从而能够在接合工序中防止焊料向外周部分浸润扩展。由此，能够将形成有改质膜200的部分作为应力缓和部20C。
[0067]根据本发明的实施方式2所涉及的半导体装置的制造方法，能够通过改质膜200防止焊料30的浸润扩展，并形成应力缓和部20C。仅通过接合膜20h的氧化便能够容易地形成改质膜200。将改质膜200的从与接合部20A接触的部分至端部为止的长度(a)设为100?1000 μπι中的某一值的理由如下。通过设定为大于或等于100 μ??，从而能够确保充分的余量，以不会使焊料向浸润性较差的改质膜200浸润扩展。通过设为不超过1000 μm，从而能够确保足够面积的焊料一表面电极接合部，能够维持焊料强度和大电流通电性能。
[0068]改质膜200并不限定于将Ni氧化后而得到的金属氧化膜，只要是能够对在接合工序中的焊料的浸润扩展进行抑制的膜即可，没有特别地限定。另外，如果采用在应力缓和部不形成防氧化膜的工艺，则能够省略去除防氧化膜的工序。
[0069]在本发明的实施方式I中使用包覆膜22，在本发明的实施方式2中使用改质膜200，防止焊料的浸润扩展。但是，利用除了包覆膜22或改质膜200以外的方法，仅在金属膜的中央部形成焊料，也能够形成应力缓和部。因此，只要能够防止焊料的浸润扩展，也可以使用除了包覆膜22或改质膜200以外的方法。
[0070]标号的说明
[0071]10半导体装置，12基座板，14半导体元件，14a栅极电极，14b表面电极，14c集电极电极，16,30焊料，20金属膜，20A接合部，20B、20C应力缓和部，20a第I密接膜，20b第I接合膜，20c合金部，20d第2密接膜，20e第2接合膜，20f防氧化膜，20g密接膜，20h接合膜，20?防氧化膜，22包覆膜，32、42、52外部电极，50导线，60绝缘片，70封装材料，100抗蚀层，200改质膜，202牺牲保护膜
【主权项】
1.一种半导体装置，其特征在于，具有: 半导体元件； 表面电极，其形成在所述半导体元件的表面； 金属膜，其形成在所述表面电极上，具有接合部、以及以与所述接合部接触并且包围所述接合部的方式形成的应力缓和部； 焊料，其避开所述应力缓和部而与所述接合部接合；以及 外部电极，其经由所述焊料而与所述接合部接合。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于， 所述应力缓和部形成为，从与所述接合部接触的部分至最外周部为止的长度大于或等于 10 μ m0
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于， 所述接合部具有在所述表面电极上由Ti或Mo形成的第I密接膜、在所述第I密接膜上由Ni形成的第I接合膜、以及在所述第I接合膜上形成的所述焊料和Ni的合金部，所述应力缓和部具有在所述表面电极上由Ti或Mo形成的第2密接膜、在所述第2密接膜上由Ni形成的第2接合膜、以及在所述第2接合膜上由Au或Ag形成的防氧化膜，所述第I接合膜与所述第2接合膜相比形成得较薄， 所述第I接合膜的厚度为大于或等于0.5 μπι。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于， 具有包覆膜，所述包覆膜覆盖所述应力缓和部，以使得所述焊料不与所述应力缓和部接触。
5.根据权利要求4所述的半导体装置，其特征在于， 所述包覆膜由厚度为2?20 ym中的某一值的聚酰亚胺形成。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置，其特征在于， 具有改质膜，所述改质膜在所述应力缓和部的表面由与所述接合部的表面部分相比所述焊料难以附着的材料形成，以使得所述焊料不向所述应力缓和部的正上方区域浸润扩展。
7.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于， 所述改质膜的从与所述接合部接触的部分至端部为止的长度为100?1000 μπι中的某一值。
8.根据权利要求6或7所述的半导体装置，其特征在于， 所述改质膜由金属氧化膜形成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的半导体装置，其特征在于， 所述表面电极由含有大于或等于95%的铝的材料形成。
10.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有: 在半导体元件上形成表面电极的工序； 在所述表面电极上形成金属膜的工序；以及 避开所述金属膜的外周部分而在所述金属膜的中央部形成焊料，并经由所述焊料将所述金属膜和外部电极接合的接合工序。
11.根据权利要求10所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 具有在所述接合工序之前，利用包覆膜对所述外周部分进行覆盖的工序。
12.根据权利要求10所述的半导体装置的制造方法，其特征在于， 具有在所述接合工序之前，在所述外周部分处形成与所述中央部相比所述焊料难以附着的改质膜的工序。
【专利摘要】本申请的发明所涉及的半导体装置，其特征在于，具有：半导体元件；表面电极，其形成在该半导体元件的表面；金属膜，其形成在该表面电极上，具有接合部、以及以与该接合部接触并且包围该接合部的方式形成的应力缓和部；焊料，其避开该应力缓和部而与该接合部接合；以及外部电极，其经由该焊料而与该接合部接合。
【IPC分类】H01L21-60
【公开号】CN104603921
【申请号】CN201280075614
【发明人】中田洋辅, 多留谷政良
【申请人】三菱电机株式会社
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2012年9月4日
【公告号】DE112012006875T5, US20150235925, WO2014037996A1