表面的表面電極上形成上述金屬膜20以及包覆膜22，就能夠抑制表面電極的龜裂。因此，表面電極只要是在半導體元件14上形成的電極即可，沒有特別地限定。另外，半導體元件14并不限定于IGBT，也可以是例如MOSFET或二極管等。金屬膜20也可以不是3層構造，例如也能夠使用通過鍍敷生長而成的N1- Po此外，這些變形也能夠應用于下面的實施方式所涉及的半導體裝置和半導體裝置的制造方法。
[0060]實施方式2.
[0061]本發(fā)明的實施方式2所涉及的半導體裝置和半導體裝置的制造方法，由于與實施方式I 一致的部分較多，因此以與實施方式I的不同點為中心進行說明。圖15是本發(fā)明的實施方式2所涉及的半導體裝置的金屬膜的外周部分及其周邊的剖面圖。本發(fā)明的實施方式2所涉及的半導體裝置，其特征在于在應力緩和部20C的表面形成有改質膜200。
[0062]改質膜200由與接合部20A的表面部分相比焊料難以附著的材料形成，以使得焊料30不會向應力緩和部20C的正上方區(qū)域浸潤擴展。更具體地說，改質膜200由將Ni氧化后而得到的金屬氧化膜形成。改質膜200從與接合部20A接觸的部分至端部為止的長度(a)大于或等于10 μπι。另外，應力緩和部20C的從與接合部20Α接觸的部分至最外周部為止的長度(a)也大于或等于10 μm。此外，優(yōu)選圖15中的由a所示的長度為100?1000 μm中的某一值。
[0063]對本發(fā)明的實施方式2所涉及的半導體裝置的制造方法進行說明。在形成金屬膜20后，形成犧牲保護膜。圖16是表示在金屬膜上形成犧牲保護膜后的剖面圖。犧牲保護膜202僅形成在金屬膜20的中央部，沒有形成在金屬膜的外周部分。犧牲保護膜202能夠使用例如感光性抗蝕層和光刻法而形成。
[0064]然后，去除金屬膜的外周部分的防氧化膜。圖17是表示去除金屬膜的外周部分的防氧化膜后的剖面圖。防氧化膜通過例如由Ar等離子實現(xiàn)的濺射蝕刻、或Ar離子銑等干蝕刻工藝進行去除。
[0065]然后，去除犧牲保護膜202，在金屬膜的外周部分的表面形成改質膜。圖18是表示形成改質膜后的剖面圖。改質膜200是通過氧等離子灰化等對接合膜20h進行氧化后而得到的金屬氧化膜。通過對接合膜20h進行選擇性的氧化，從而能夠容易地形成改質膜200。另外，在為了去除犧牲保護膜202而使用由有機溶劑等進行的濕蝕刻的情況下，能夠通過在干燥后向接合膜20h照射UV光等制作改質膜200。
[0066]然后，進行接合工序。接合工序的詳細內容與實施方式I相同。如上所述，通過在接合工序前在金屬膜的外周部分形成與中央部相比焊料難以附著的改質膜200，從而能夠在接合工序中防止焊料向外周部分浸潤擴展。由此，能夠將形成有改質膜200的部分作為應力緩和部20C。
[0067]根據(jù)本發(fā)明的實施方式2所涉及的半導體裝置的制造方法，能夠通過改質膜200防止焊料30的浸潤擴展，并形成應力緩和部20C。僅通過接合膜20h的氧化便能夠容易地形成改質膜200。將改質膜200的從與接合部20A接觸的部分至端部為止的長度(a)設為100?1000 μπι中的某一值的理由如下。通過設定為大于或等于100 μ??，從而能夠確保充分的余量，以不會使焊料向浸潤性較差的改質膜200浸潤擴展。通過設為不超過1000 μm，從而能夠確保足夠面積的焊料一表面電極接合部，能夠維持焊料強度和大電流通電性能。
[0068]改質膜200并不限定于將Ni氧化后而得到的金屬氧化膜，只要是能夠對在接合工序中的焊料的浸潤擴展進行抑制的膜即可，沒有特別地限定。另外，如果采用在應力緩和部不形成防氧化膜的工藝，則能夠省略去除防氧化膜的工序。
[0069]在本發(fā)明的實施方式I中使用包覆膜22，在本發(fā)明的實施方式2中使用改質膜200，防止焊料的浸潤擴展。但是，利用除了包覆膜22或改質膜200以外的方法，僅在金屬膜的中央部形成焊料，也能夠形成應力緩和部。因此，只要能夠防止焊料的浸潤擴展，也可以使用除了包覆膜22或改質膜200以外的方法。
[0070]標號的說明
[0071]10半導體裝置，12基座板，14半導體元件，14a柵極電極，14b表面電極，14c集電極電極，16,30焊料，20金屬膜，20A接合部，20B、20C應力緩和部，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外部電極，50導線，60絕緣片，70封裝材料，100抗蝕層，200改質膜，202犧牲保護膜
【主權項】
1.一種半導體裝置，其特征在于，具有: 半導體元件； 表面電極，其形成在所述半導體元件的表面； 金屬膜，其形成在所述表面電極上，具有接合部、以及以與所述接合部接觸并且包圍所述接合部的方式形成的應力緩和部； 焊料，其避開所述應力緩和部而與所述接合部接合；以及 外部電極，其經由所述焊料而與所述接合部接合。
2.根據(jù)權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于， 所述應力緩和部形成為，從與所述接合部接觸的部分至最外周部為止的長度大于或等于 10 μ m0
3.根據(jù)權利要求1或2所述的半導體裝置，其特征在于， 所述接合部具有在所述表面電極上由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，所述應力緩和部具有在所述表面電極上由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接合膜與所述第2接合膜相比形成得較薄， 所述第I接合膜的厚度為大于或等于0.5 μπι。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的半導體裝置，其特征在于， 具有包覆膜，所述包覆膜覆蓋所述應力緩和部，以使得所述焊料不與所述應力緩和部接觸。
5.根據(jù)權利要求4所述的半導體裝置，其特征在于， 所述包覆膜由厚度為2?20 ym中的某一值的聚酰亞胺形成。
6.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的半導體裝置，其特征在于， 具有改質膜，所述改質膜在所述應力緩和部的表面由與所述接合部的表面部分相比所述焊料難以附著的材料形成，以使得所述焊料不向所述應力緩和部的正上方區(qū)域浸潤擴展。
7.根據(jù)權利要求6所述的半導體裝置，其特征在于， 所述改質膜的從與所述接合部接觸的部分至端部為止的長度為100?1000 μπι中的某一值。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的半導體裝置，其特征在于， 所述改質膜由金屬氧化膜形成。
9.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的半導體裝置，其特征在于， 所述表面電極由含有大于或等于95%的鋁的材料形成。
10.一種半導體裝置的制造方法，其特征在于，具有: 在半導體元件上形成表面電極的工序； 在所述表面電極上形成金屬膜的工序；以及 避開所述金屬膜的外周部分而在所述金屬膜的中央部形成焊料，并經由所述焊料將所述金屬膜和外部電極接合的接合工序。
11.根據(jù)權利要求10所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于， 具有在所述接合工序之前，利用包覆膜對所述外周部分進行覆蓋的工序。
12.根據(jù)權利要求10所述的半導體裝置的制造方法，其特征在于， 具有在所述接合工序之前，在所述外周部分處形成與所述中央部相比所述焊料難以附著的改質膜的工序。
【專利摘要】本申請的發(fā)明所涉及的半導體裝置，其特征在于，具有：半導體元件；表面電極，其形成在該半導體元件的表面；金屬膜，其形成在該表面電極上，具有接合部、以及以與該接合部接觸并且包圍該接合部的方式形成的應力緩和部；焊料，其避開該應力緩和部而與該接合部接合；以及外部電極，其經由該焊料而與該接合部接合。
【IPC分類】H01L21-60
【公開號】CN104603921
【申請?zhí)枴緾N201280075614
【發(fā)明人】中田洋輔, 多留谷政良
【申請人】三菱電機株式會社
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2012年9月4日
【公告號】DE112012006875T5, US20150235925, WO2014037996A1