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公開番号2025071305
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2025028270,2022032148
出願日2025-02-25,2022-03-02
発明の名称半導体装置およびその製造方法
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人
主分類H01L 23/48 20060101AFI20250424BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】主端子の耐久寿命を向上しつつ、めっき液残渣による不具合を抑制できる半導体装置を提供すること。
【解決手段】基板50には半導体素子が配置され、ドレイン電極が表面金属体52に電気的に接続されている。主端子91は、表面金属体52との間に、固相接合による接合部120をひとつ形成している。めっき膜130は、接合部120を覆うように表面金属体52および主端子91上に設けられている。主端子91は、表面金属体52との重なり領域911として、接合部を提供する接合領域912と、主端子91の少なくとも幅方向において接合領域912に隣接して設けられた非接合領域913を有する。主端子91は、重なり領域911の幅が、接合部120の幅よりも広くされた幅広端子である。
【選択図】図11
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）と、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）と、を有する半導体素子（４０）と、
絶縁基材（５１）と、前記絶縁基材の表面に配置され、前記第１主電極に電気的に接続された表面金属体（５２）と、前記絶縁基材において前記表面とは反対の面に配置された裏面金属体（５３）と、を有する基板（５０）と、
前記第１主電極と前記表面金属体との間に介在し、前記第１主電極と前記表面金属体とを接合する接合材（１００）と、
前記表面金属体との間に固相接合部（１２０）を形成する主端子（９１，９２，９３）と、
前記固相接合部を覆うように前記表面金属体および前記主端子上に設けられためっき膜（１３０）と、を備え、
前記主端子は、
前記表面金属体との間に形成される前記固相接合部がひとつであり、
前記板厚方向の平面視における前記表面金属体との重なり領域として、前記固相接合部を提供する接合領域（９１２）と、前記接合領域を除く領域であり、前記主端子の少なくとも幅方向において前記接合領域に隣接して設けられた非接合領域（９１３）と、を有し、
前記重なり領域の幅が、前記固相接合部の幅よりも広くされた、幅広端子（９１，９３）を含む、半導体装置。
続きを表示（約 560 文字）【請求項２】
前記半導体素子、前記表面金属体を含む前記基板の少なくとも一部、前記接合材、および前記固相接合部を含む前記主端子の一部を封止する封止体（３０）を備える、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記固相接合部は、超音波接合部である、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記非接合領域は、前記接合領域よりも厚い部分を含む、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記板厚方向および前記幅方向に直交する方向において、前記半導体素子と前記幅広端子とが並んでいる、請求項１～４いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記非接合領域は、前記幅方向に対して、前記直交する方向の前記半導体素子側に小さい、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記幅広端子の前記非接合領域と前記表面金属体との隙間が、３０μｍ以下である、請求項１～６いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記非接合領域は、前記接合領域を囲んでいる、請求項１～７いずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記非接合領域は、前記接合領域を全周で囲んでいる、請求項８に記載の半導体装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、半導体装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、半導体装置を開示している。この半導体装置は、基板（絶縁基板）、両面に主電極を有する半導体素子、および主端子（外部接続用端子）を備える。半導体素子の主電極のひとつは、半田層を介して基板の表面金属体（金属箔）に接続されている。主端子は、超音波接合などによって表面金属体に接続されている。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１４－６０４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板に主端子を接合する構成では、接合部付近の電界集中により主端子の耐久寿命が低下する虞がある。また、半田層の濡れ性や主端子の接合性などを考慮し、主端子を表面金属体に接合した後に、めっき膜を施すことが考えられる。この場合、めっき液残渣が生じ、後工程でめっき液が染み出すことで、半田層の濡れ性低下などを引き起こす虞がある。上記した観点において、または言及されていない他の観点において、半導体装置にはさらなる改良が求められている。
【０００５】
開示されるひとつの目的は、主端子の耐久寿命を向上しつつ、めっき液残渣による不具合を抑制できる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに開示された半導体装置は、
一面に設けられた第１主電極（４０Ｄ）と、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）と、を有する半導体素子（４０）と、
絶縁基材（５１）と、絶縁基材の表面に配置され、第１主電極に電気的に接続された表面金属体（５２）と、絶縁基材において表面とは反対の面に配置された裏面金属体（５３）と、を有する基板（５０）と、
第１主電極と表面金属体との間に介在し、第１主電極と表面金属体とを接合する接合材（１００）と、
表面金属体との間に固相接合部（１２０）を形成する主端子（９１，９２，９３）と、
固相接合部を覆うように表面金属体および主端子上に設けられためっき膜（１３０）と、を備え、
主端子は、
表面金属体との間に形成される固相接合部がひとつであり、
板厚方向の平面視における表面金属体との重なり領域として、固相接合部を提供する接合領域（９１２）と、接合領域を除く領域であり、主端子の少なくとも幅方向において接合領域に隣接して設けられた非接合領域（９１３）と、を有し、
重なり領域の幅が、固相接合部の幅よりも広くされた、幅広端子（９１，９３）を含む。
【０００７】
開示された半導体装置によれば、主端子が幅広端子を含む。幅広端子は、非接合領域を有している。非接合領域は、少なくとも幅方向において接合領域に隣接している。これにより重なり領域の幅が、固相接合部の幅よりも広い。よって、電界集中を抑制し、ひいては主端子（幅広端子）の耐久寿命を向上することができる。
【０００８】
また、めっき膜は、固相接合部を覆うように設けられている。つまり、固相接合した後に、めっき膜が形成されている。しかしながら、幅広端子が表面金属体との間に有する固相接合部はひとつである。非接合領域は、側方に開口している。よって、非接合領域と表面金属体との間にめっき液が入り込んだとしても、めっき液が排出されやすい。めっき液は、非接合領域と表面金属体との間に留まり難い。よって、めっき液残渣が生じるのを抑制することができる。めっき液残渣の抑制により、たとえば半導体素子と表面金属体との接続信頼性の低下を抑制することができる。このように、めっき液残渣による不具合を抑制することができる。
【０００９】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態に係る半導体装置が適用される電力変換装置の回路構成を示す図である。
半導体装置を示す斜視図である。
半導体装置を示す平面図である。
ドレイン電極側の基板を示す平面図である。
ソース電極側の基板を示す平面図である。
図３のVI-VI線に沿う断面図である。
図３のVII-VII線に沿う断面図である。
ドレイン電極側の基板とリードフレームとを接合した状態を示す斜視図である。
ドレイン電極側の基板と主端子との接続構造を示す平面図である。
図９の領域Xを拡大した図である。
図１０のXI-XI線に沿う断面図である。
変形例を示す平面図である。
変形例を示す平面図である。
変形例を示す平面図である。
変形例を示す平面図である。
参考例を示す断面図である。
参考例を示す断面図である。
参考例を示す断面図である。
第２実施形態に係る半導体装置において、主端子と表面金属体との接合部周辺を拡大した斜視図である。
図１９のXX-XX線に沿う断面図である。
超音波接合のプロセスを示す断面図である。
第３実施形態に係る半導体装置の製造方法において、主端子と表面金属体との超音波接合を示す断面図である。
半導体装置の一例を示す断面図である。
変形例を示す断面図である。
第４実施形態に係る半導体装置において、主端子と表面金属体との接合部周辺を示す断面図である。
第５実施形態に係る半導体装置において、裏面金属体の分離部周辺を示す断面図である。
裏面金属体のパターンの一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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