半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，特別地，涉及一種具有絕緣基板的半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體裝置的制造工序中，具有將絕緣基板接合至散熱板的工序，在該半導(dǎo)體裝置中，將半導(dǎo)體元件配置于在絕緣基板上形成的電路圖案。在將絕緣基板(在陶瓷板的兩個(gè)面接合金屬圖案而得到的部件)例如向散熱板進(jìn)行焊料接合時(shí)，由于焊料接合時(shí)的熱應(yīng)力，從而在絕緣基板中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，存在著在絕緣基板中產(chǎn)生裂縫的問題。該熱應(yīng)力在絕緣基板的4個(gè)角落的圖案端部集中產(chǎn)生。
[0003]作為針對(duì)該熱應(yīng)力的現(xiàn)有的對(duì)策事例，在專利文獻(xiàn)1中公開了將所述金屬圖案的表面圖案和背面圖案進(jìn)行成套圖案化的技術(shù)。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2005 - 11862號(hào)公報(bào)
[0005]利用專利文獻(xiàn)1中的技術(shù)，能夠減少在絕緣基板中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。但是，為了改善產(chǎn)品的成品率，要求熱應(yīng)力的進(jìn)一步減少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于提供一種半導(dǎo)體裝置，其進(jìn)一步減少在絕緣基板中產(chǎn)生的熱應(yīng)力，進(jìn)一步抑制裂縫的產(chǎn)生。
[0007]本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置具備:絕緣基板；電路圖案，其與絕緣基板的第1主面接合，在與第1主面接合的接合面的相反側(cè)的面，接合半導(dǎo)體元件；背面圖案，其與絕緣基板的第2主面接合；半導(dǎo)體元件，其與電路圖案接合；以及散熱板，其接合于背面圖案的與第2主面接合的接合面的相反側(cè)的面，電路圖案的角部的曲率大于背面圖案的角部的曲率，電路圖案的角部與背面圖案的角部相比在俯視時(shí)位于內(nèi)側(cè)。
[0008]另外，本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置具備:絕緣基板；電路圖案，其與絕緣基板的第1主面接合，在與第1主面接合的接合面的相反側(cè)的面，接合半導(dǎo)體元件；背面圖案，其與絕緣基板的第2主面接合；半導(dǎo)體元件，其與電路圖案接合；以及散熱板，其接合于背面圖案的與第2主面接合的接合面的相反側(cè)的面，電路圖案的角部形成為折線狀，電路圖案的角部與背面圖案的角部相比在俯視時(shí)位于內(nèi)側(cè)。
[0009]發(fā)明的效果
[0010]根據(jù)本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置，將電路圖案的角部的曲率設(shè)得大于背面圖案的角部的曲率，在角部處，將電路圖案與背面圖案相比在俯視時(shí)設(shè)置于內(nèi)側(cè)。利用該結(jié)構(gòu)，相比于將電路圖案與背面圖案之間的偏移長度設(shè)為零的情況，能夠減少在絕緣基板的角部集中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。由此，能夠進(jìn)一步抑制在絕緣基板中產(chǎn)生的裂縫。由此，制造工序中的成品率提高。S卩，生產(chǎn)效率提高。另外，絕緣基板的抗裂性提升，半導(dǎo)體裝置的可靠性提高。
[0011]根據(jù)本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體裝置，通過將電路圖案的角部形成為折線狀，從而能夠提高電路圖案的設(shè)計(jì)的自由度，縮小絕緣基板的面積。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體裝置的小型化。另外，通過將電路圖案的角部與背面圖案的角部相比在俯視時(shí)形成于內(nèi)側(cè)，從而能夠抑制在絕緣基板中產(chǎn)生的裂縫。
【附圖說明】
[0012]圖1是實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0013]圖2是實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的角部的俯視圖。
[0014]圖3是表示實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的絕緣基板的角部的應(yīng)力分布的圖。
[0015]圖4是對(duì)比例的半導(dǎo)體裝置的角部的俯視圖。
[0016]圖5是表示對(duì)比例的半導(dǎo)體裝置的絕緣基板的角部的應(yīng)力分布的圖。
[0017]圖6是表示實(shí)施方式1與對(duì)比例的絕緣基板中產(chǎn)生的應(yīng)力的大小的對(duì)比的圖。
[0018]圖7是表示在實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的絕緣基板的角部產(chǎn)生的應(yīng)力的偏移長度依賴性的圖。
[0019]圖8是實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的角部的剖面圖。
[0020]圖9是實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的角部的俯視圖。
[0021]圖10是表示實(shí)施方式2所涉及的半導(dǎo)體裝置的角部的其他例子的圖。
[0022]圖11是實(shí)施方式3所涉及的半導(dǎo)體裝置的角部的俯視圖。
[0023]圖12是實(shí)施方式4所涉及的半導(dǎo)體裝置的角部的俯視圖。
[0024]標(biāo)號(hào)的說明
[0025]1散熱板，2絕緣基板，2a、3a、4a角部，3電路圖案，4背面圖案，5焊料。
【具體實(shí)施方式】
[0026]<實(shí)施方式1>
[0027]圖1是本實(shí)施方式1所涉及的半導(dǎo)體裝置的俯視圖。另外，圖2是將圖1的區(qū)域D放大而得到的俯視圖。
[0028]如圖1所示，本實(shí)施方式1中的半導(dǎo)體裝置具備:散熱板1、在散熱板1上配置的(換言之，在背面配置有散熱板1的)絕緣基板2、以及在絕緣基板2上配置的半導(dǎo)體元件(未圖示)。散熱板1(也稱為基座板)的素材例如是銅。此外，散熱板1只要滿足散熱性，則不限于銅，例如也可以是鋁。
[0029]在絕緣基板2的表面(第1主面)形成有電路圖案3。在絕緣基板2的背面(第2主面)形成有背面圖案4(參照?qǐng)D8)。絕緣基板2的素材例如是氮化鋁(A1203)。電路圖案3以及背面圖案4的素材是金屬。電路圖案3以及背面圖案4例如由銅構(gòu)成，或者將銅作為主材料而構(gòu)成(即包含銅)。
[0030]在絕緣基板2的第1、第2主面，分別利用釬焊材料對(duì)電路圖案3以及背面圖案4進(jìn)行接合。
[0031]在電路圖案3表面(即，與第1主面接合的接合面的相反側(cè)的面)，接合有未圖示的半導(dǎo)體元件。在此，半導(dǎo)體元件是由包含碳化硅(SiC)的半導(dǎo)體材料形成的半導(dǎo)體元件。背面圖案4的同絕緣基板2相反側(cè)的面，與散熱板1進(jìn)行焊料接合。
[0032]在本實(shí)施方式1中，如圖2所示，其特征在于，電路圖案3的角部3a的曲率大于背面圖案4的角部4a的曲率。另外，如圖2所示，電路圖案3的角部3a與背面圖案4的角部4a相比在俯視時(shí)形成于內(nèi)側(cè)。利用本實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)，能夠減少在絕緣基板2的4個(gè)角落的圖案端部處集中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
[0033]圖3是表示將本實(shí)施方式1中的絕緣基板2與散熱板1進(jìn)行接合時(shí)，在絕緣基板2的角部產(chǎn)生的應(yīng)力的分布的圖。可以看出，在角部處，應(yīng)力的大小是150MPa左右。
[0034]圖4中示出對(duì)比例，該對(duì)比例用于與本實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行應(yīng)力的產(chǎn)生的比較。在圖4所示的對(duì)比例中，與本實(shí)施方式1(圖2)相反，電路圖案3的角部3a的曲率變得小于背面圖案4的角部4a的曲率。圖5是表示將對(duì)比例中的絕緣基板2與散熱板1接合時(shí)，在絕緣基板2的角部產(chǎn)生的應(yīng)力的分布的圖?？梢钥闯觯诮遣刻?，應(yīng)力的大小是200MPa 左右。
[0035]圖6是表示本實(shí)施方式1的絕緣基板2與對(duì)比例的絕緣基板2中產(chǎn)生的應(yīng)力的大小的對(duì)比的圖。從圖6可以看出，與對(duì)比例相比，在本實(shí)施方式1的絕緣基板2中產(chǎn)生的應(yīng)力的大小減少。
[0036]圖7是表示在本實(shí)施方式1的絕緣基板2中產(chǎn)生的應(yīng)力與偏移長度之間的關(guān)系的圖。圖8是圖2的線段C 一 C處的剖面圖。所謂偏移長度，如圖8所示，是指角部處的從電路圖案3的外輪廓至背面圖案4的外輪廓為止的距離。圖7中示出在將絕緣基板2的厚度分別設(shè)定為0.32mm和0.635mm的情況下，在點(diǎn)A、B處產(chǎn)生的應(yīng)力的大小。此外，在圖7中，在使偏移長度變化時(shí)，固定電路圖案3的尺寸，使背面圖案4以及焊料5的尺寸發(fā)生變化。
[0037]作為偏移長度大于或等于0_的范圍中的整體傾向，從圖8中可以解讀出下述傾向，即，如果將絕緣基板2的厚度從0.635mm變薄至0.32mm,則應(yīng)力變小。即，絕緣基板2的厚度越薄，能夠以越短的偏移長度減少應(yīng)力。
[0038]另外，如果關(guān)注絕緣基板2的厚度為0.32mm的情況，則可以看出，如果將偏移長度設(shè)為1mm(圖7中的數(shù)據(jù)點(diǎn)F)，則與偏移長度為0mm的情況(圖7中的數(shù)據(jù)點(diǎn)E)相比，在點(diǎn)A、B兩者處能夠減少應(yīng)力。此外，如圖7中的數(shù)據(jù)點(diǎn)G所示，通過將偏移長度設(shè)得比1_長，從而能夠進(jìn)一步減少應(yīng)力。
[0039]此外，在本實(shí)施方式1中，電路圖案3以及背面圖案4也可以由鋁構(gòu)成，或者將鋁作為主材料而構(gòu)成(即包含鋁)。另外，在本實(shí)施方式1中，電路圖案3以及背面圖案4與絕緣基板2進(jìn)行釬焊接合，但也可以與絕緣基板2直接進(jìn)行接合。另外，在本實(shí)施方式1中，絕緣基板2是氮化鋁，但也可以是氮化硅。
[0040]< 效果 >
[0041 ] 本實(shí)施方式1中的半導(dǎo)體裝置具備:絕緣基板2 ;電路圖案3，其與絕緣基板2的第1主面接合，在與第1主面接合的接合面的相反側(cè)的面，接合半導(dǎo)體元件；背面圖案4，其與絕緣基板2的第2主面接合；半導(dǎo)體元件，其與電路圖案3接合；以及散熱板1，其接合于背面圖案4的與第2主面接合的接合面的相反側(cè)的面，電路圖案3的角部3a的曲率大于背面圖案4的角部4a的曲率，電路圖案3的角部3a與背面圖案4的角部4a相比在俯視時(shí)位于內(nèi)側(cè)。
[0042]因此，根據(jù)本實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置，將電路圖案3的角部3a的曲率設(shè)得大于背面圖案4的角部4a的曲率，將電路圖案3的角部3a與背面圖案4的角部4a相比在俯視時(shí)設(shè)置于內(nèi)側(cè)。利用該結(jié)構(gòu)，與將電路圖案3和背面圖案4之間的偏移長度設(shè)為零的情況相比，能夠減少在絕緣基板2的角部集中產(chǎn)生的熱應(yīng)力。由此，能夠進(jìn)一步抑制在絕緣基板2中產(chǎn)生的裂縫。由此，制造工序中的成品率提高。S卩，生產(chǎn)效率提高。另外，絕緣基板2的抗裂性提升，半導(dǎo)體裝置的可靠性提高。
[0043]另外，在本實(shí)施方式1的半導(dǎo)體裝置中，電路圖案3以及背面圖案4包含銅。因此，作為電路圖案3以及背面圖案4的素材，通過使用導(dǎo)電性優(yōu)異的銅，從而能夠得到兼顧了導(dǎo)電性和組裝性的半導(dǎo)體裝置。
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