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公開番号2025062525
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-14
出願番号2023171670
出願日2023-10-02
発明の名称半導体装置
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 23/34 20060101AFI20250407BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】接合部材に損傷が生じることが抑制された半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、半導体素子40と、第1配線部材50と、第2配線部材60と、導電性のスペーサ70と、接合部材101と、を有する。半導体素子40は第1主電極40Dと第2主電極40Sを有する。配線部材は半導体素子の2つの主電極に各々電気的に接続されている。導電性のスペーサは半導体素子と1つの配線部材の間に設けられている。接合部材は半導体素子とスペーサを接合している。降伏応力が異なる複数のスペーサを比較した場合に、降伏応力が小さいほど接合部材の歪が小さい。さらに所定降伏応力以下における、スペーサの降伏応力の差分に対する接合部材歪の差分の割合が、所定降伏応力以上における、スペーサの降伏応力の差分に対する接合部材歪の差分の割合より大きい関係となる。その場合においてスペーサの降伏応力が所定降伏応力よりも小さい。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
一面に設けられた第１主電極（４０Ｄ）、および、前記一面とは板厚方向において反対の裏面に設けられた第２主電極（４０Ｓ）を有する半導体素子（４０）と、
前記第１主電極に電気的に接続された第１配線部材（５０）と、
前記第２主電極に電気的に接続された第２配線部材（６０）と、
前記半導体素子と前記第２配線部材の間に設けられる導電性のスペーサ（７０）と、
前記半導体素子と前記スペーサの間に設けられ、前記半導体素子と前記スペーサを接合している接合部材（１０１）と、を有し、
降伏応力が異なる複数の前記スペーサを比較した場合に、
前記スペーサの前記降伏応力が小さいほど前記接合部材の歪である接合部材歪が小さく、かつ、所定降伏応力以下における、前記スペーサの前記降伏応力の差分に対する前記接合部材歪の差分の割合が、前記所定降伏応力以上における、前記スペーサの前記降伏応力の差分に対する前記接合部材歪の差分の割合より大きい関係となるものであって、
前記スペーサの前記降伏応力が前記所定降伏応力よりも小さい半導体装置。
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
前記スペーサの前記降伏応力が小さいほど前記第２主電極の歪である第２主電極歪が小さく、かつ、前記所定降伏応力以下における、前記スペーサの前記降伏応力の差分に対する前記第２主電極歪の差分の割合が、前記所定降伏応力以上における、前記スペーサの前記降伏応力の差分に対する前記第２主電極歪の差分の割合より大きい請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記接合部材の前記降伏応力が前記所定降伏応力よりも小さく、
前記スペーサの前記降伏応力が前記接合部材の前記降伏応力よりも小さい請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体素子の線膨張係数と前記スペーサの線膨張係数が異なる請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記接合部材である第１接合部材の他に、第２接合部材（１００）をさらに有し、
前記第２接合部材が前記第１配線部材と前記半導体素子の間に設けられ、前記第１配線部材と前記半導体素子を接合し、
前記スペーサの前記降伏応力の差分に対する前記第１接合部材の歪である第１接合部材歪の差分の割合が、前記スペーサの前記降伏応力の差分に対する前記第２接合部材の歪である第２接合部材歪の差分の割合よりも大きい請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記スペーサは、銅と前記銅よりも線膨張係数が低い金属材料との複合材である請求項５に記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の開示は、半導体装置に関するものである。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、表面と裏面を有し半導体素子が形成された半導体チップと、半導体チップの裏面にはんだを介して接合されたヒートシンクブロックと、を有する半導体装置が記載されている。半導体チップには発熱素子として基板厚み方向に電流を流す縦型の半導体素子としており、半導体チップの裏面側には、各種パッドが形成された構造とされている。裏面側は、裏面全面が半導体パワー素子のコレクタもしくはドレインに繋がるパッドとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－２２９４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱サイクルにより半導体チップとスペーサが変形すると、半導体素子とスペーサの間の接合部材に応力集中する。それに伴って接合部材に損傷が生じる虞がある。
【０００５】
本開示の目的は、接合部材に損傷が生じることが抑制された半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様による半導体装置は、
一面に設けられた第１主電極（４０Ｄ）、および、一面とは板厚方向において反対の裏面に設けられた第２主電極（４０Ｓ）を有する半導体素子（４０）と、
第１主電極に電気的に接続された第１配線部材（５０）と、
第２主電極に電気的に接続された第２配線部材（６０）と、
半導体素子と第２配線部材の間に設けられる導電性のスペーサ（７０）と、
半導体素子とスペーサの間に設けられ、半導体素子とスペーサを接合している接合部材（１０１）と、を有し、
降伏応力が異なる複数のスペーサを比較した場合に、
スペーサの降伏応力が小さいほど接合部材の歪である接合部材歪が小さく、かつ、所定降伏応力以下における、スペーサの降伏応力の差分に対する接合部材歪の差分の割合が、所定降伏応力以上における、スペーサの降伏応力の差分に対する接合部材歪の差分の割合より大きい関係となるものであって、
スペーサの降伏応力が所定降伏応力よりも小さい。
【０００７】
熱サイクルにより半導体素子（４０）とスペーサ（７０）が変形しても、スペーサの降伏応力が所定降伏応力より小さいために接合部材（１０１）の歪が低減する。それに伴って接合部材に損傷が生じることを抑制できる。
【０００８】
なお、上記の括弧内の参照番号は、後述の実施形態に記載の構成との対応関係を示すものに過ぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
車両の駆動システムを説明する電気回路図である。
半導体装置の断面図である。
半導体装置の断面を説明する模式図である。
半導体素子のサイズ毎におけるスペーサの降伏応力と第２主電極の歪の関係を示すグラフである。
接合部材に対する降伏応力と電極歪の関係を示すグラフである。
接合部材とスペーサにおける温度と降伏応力の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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