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公開番号2024171821
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023089064
出願日2023-05-30
発明の名称半導体装置
出願人住友電気工業株式会社,国立研究開発法人産業技術総合研究所
代理人個人,個人
主分類H01L 21/60 20060101AFI20241205BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】主電極の内部破壊を抑制できる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の上に設けられた主電極とを備えた半導体チップと、第1厚さを有する緩衝板と、前記主電極と前記緩衝板との間に設けられ、第2厚さを有する緩衝接合材と、を有し、前記主電極は第1主面を有し、前記第1主面に垂直な方向からの平面視で、前記緩衝板の外縁は、前記主電極の外縁から前記第1厚さと前記第2厚さとの和だけ内側の仮想の環状の第1曲線と重なるか、前記第1曲線の外側にある。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
半導体基板と、前記半導体基板の上に設けられた主電極とを備えた半導体チップと、
第１厚さを有する緩衝板と、
前記主電極と前記緩衝板との間に設けられ、第２厚さを有する緩衝接合材と、
を有し、
前記主電極は第１主面を有し、
前記第１主面に垂直な方向からの平面視で、前記緩衝板の外縁は、前記主電極の外縁から前記第１厚さと前記第２厚さとの和だけ内側の仮想の環状の第１曲線と重なるか、前記第１曲線の外側にある、半導体装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第１主面に垂直な方向からの平面視で、前記緩衝板の外縁は、前記主電極の外縁から前記第１厚さと前記第２厚さとの和の１／２だけ内側の仮想の環状の第２曲線と重なるか、前記第２曲線の外側にある、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体基板は、
半導体素子が設けられた素子領域と、
前記第１主面に垂直な方向からの平面視で、前記素子領域を囲むガードリング領域と、
を有し、
前記第１主面に垂直な方向からの平面視で、前記緩衝板の外縁は、前記ガードリング領域の内側にある、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記緩衝板の外縁は、
直線領域と、
前記直線領域に連接する曲率領域と、
を有し、
前記半導体基板は、
単結晶基板と、
前記単結晶基板の上に設けられ、第３厚さを有するエピタキシャル層と、
を有し、
前記曲率領域の曲率半径を前記第３厚さで除した値が５以上１０以下である、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１主面に垂直な方向からの平面視で、前記緩衝接合材の外縁は、前記第１曲線と重なるか、前記第１曲線の外側にある、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記主電極は、アルミニウムまたはアルミニウム合金層を含み、
前記半導体基板の第１線膨張率および前記緩衝板の第２線膨張率は、前記主電極の第３線膨張率よりも小さく、
前記第２線膨張率は、前記第１線膨張率よりも小さい、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記緩衝接合材は、銅焼結体または銀焼結体を含む、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体基板と、前記半導体基板の上に設けられた主電極とを備えた半導体チップと、
第１厚さを有する緩衝板と、
前記主電極と前記緩衝板との間に設けられ、第２厚さを有する緩衝接合材と、
を有し、
前記主電極は第１主面を有し、
前記第１主面に垂直な方向からの平面視で、前記緩衝板の外縁は、前記主電極の外縁から前記第１厚さと前記第２厚さとの和だけ内側の仮想の環状の第１曲線と重なるか、前記第１曲線の外側にあり、
前記緩衝板の外縁は、
直線領域と、
前記直線領域に連接する曲率領域と、
を有し、
前記半導体基板は、
単結晶基板と、
前記単結晶基板の上に設けられ、第３厚さを有するエピタキシャル層と、
を有し、
前記曲率領域の曲率半径を前記第３厚さで除した値が５以上１０以下であり、
前記主電極は、アルミニウムまたはアルミニウム合金層を含み、
前記半導体基板の第１線膨張率および前記緩衝板の第２線膨張率は、前記主電極の第３線膨張率よりも小さく、
前記第２線膨張率は、前記第１線膨張率よりも小さく、
前記緩衝接合材は、銅焼結体または銀焼結体を含む、半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
パワーモジュールに好適な半導体装置の例として、半導体チップの主電極に緩衝板が接合され、緩衝板にボンディングワイヤが接合された半導体装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１８－１８６２２０号公報
特開２０１７－００５０３７号公報
特開２０１９－０５７６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の半導体装置では、主電極の内部破壊に伴う剥離等の故障が生じることがある。
【０００５】
本開示は、主電極の内部破壊を抑制できる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の上に設けられた主電極とを備えた半導体チップと、第１厚さを有する緩衝板と、前記主電極と前記緩衝板との間に設けられ、第２厚さを有する緩衝接合材と、を有し、前記主電極は第１主面を有し、前記第１主面に垂直な方向からの平面視で、前記緩衝板の外縁は、前記主電極の外縁から前記第１厚さと前記第２厚さとの和だけ内側の仮想の環状の第１曲線と重なるか、前記第１曲線の外側にある。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、主電極の内部破壊を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、第１実施形態に係る半導体装置を示す上面図である。
図２は、第１実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
図３は、第１実施形態における炭化珪素基板および緩衝板を拡大して示す上面図である。
図４は、第１実施形態における炭化珪素基板、アノード電極、緩衝接合材および緩衝板を拡大して示す断面図である。
図５は、第１実施形態の変形例における炭化珪素基板、アノード電極および緩衝板を拡大して示す上面図である。
図６は、第１実施形態の変形例における炭化珪素基板、アノード電極、緩衝接合材および緩衝板を拡大して示す断面図である。
図７は、緩衝板の平面形状の第１例を示す上面図である。
図８は、緩衝板の平面形状の第２例を示す上面図である。
図９は、緩衝板の平面形状の第３例を示す上面図である。
図１０は、第２実施形態に係る半導体装置を示す上面図である。
図１１は、第２実施形態に係る半導体装置を示す断面図である。
図１２は、トランジスタの一例のガードリング領域を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施するための形態について、以下に説明する。
【００１０】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。
（【００１１】以降は省略されています）

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