專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在內(nèi)裝用于電力的半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體裝置中的外部電極上的配線安裝構(gòu)造及其制造方法。
已有技術(shù)關(guān)于已有的用于電力的半導(dǎo)體裝置，我們介紹，例如，日本平成5年公布的5-206449號(hào)專(zhuān)利公報(bào)中揭示的裝置。如在上述公報(bào)中記載的那樣，已有的用于電力的半導(dǎo)體裝置為了能夠適用于各種電流容量的用途準(zhǔn)備了標(biāo)準(zhǔn)尺寸的開(kāi)關(guān)元件芯片。而且，采用只將與用途的電流容量相稱(chēng)的個(gè)數(shù)的該開(kāi)關(guān)元件芯片并聯(lián)聯(lián)結(jié)起來(lái)進(jìn)行使用的方式。
下面，我們參照?qǐng)D12到圖14，簡(jiǎn)單地說(shuō)明關(guān)于用于電力的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造的一個(gè)例子。又，這里，我們舍棄對(duì)上述半導(dǎo)體裝置的電路工作的說(shuō)明。而且，圖12是已有的半導(dǎo)體裝置的平面圖。圖13是圖12的A-A線方向的截面圖，圖14是圖12的B-B線方向的截面圖。
如圖所示，例如，在由銅構(gòu)成的矩形狀的第1電極板1的周邊上形成電極板3。電極板3具有，例如，通過(guò)氧化鋁那樣的絕緣板2載置的口字少一豎的形狀。而且，在第1電極1的中央部分上形成第3電極板5。第3電極板5，例如，通過(guò)氧化鋁那樣的絕緣板4被載置，具有長(zhǎng)方向與第2電極板3的大致平行的2條邊大致平行的帶狀。進(jìn)一步，在第1電極板1上形成離開(kāi)第2電極板3和第3電極板5，并且包圍第3電極板5那樣地載置的緩沖板6。緩沖板6是由，例如，鉬那樣的熱膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體接近的金屬材料構(gòu)成的。
而且，分別將每3個(gè)并列地設(shè)置的矩形狀的IGBT(Insulated-Gate-Bipolar-Transistor(絕緣柵雙極晶體管))芯片7粘結(jié)在緩沖板6上。又，分別將鄰接地配置的2個(gè)矩形狀的二極管芯片8粘結(jié)在緩沖板6上的角部。IGBT芯片7具有一對(duì)主表面，分別地在一個(gè)主表面上設(shè)置收集極9，在另一個(gè)主表面上設(shè)置發(fā)射極10和柵極11。而且，將收集極9載置在緩沖板6的一側(cè)。另一方面，二極管芯片8具有一對(duì)主表面，分別地在一個(gè)主表面上設(shè)置陽(yáng)極12，在另一個(gè)主表面上設(shè)置陰極13。而且，將陰極13載置在緩沖板6的一側(cè)。
而且，通過(guò)接合引線14使IGBT芯片7上的多個(gè)發(fā)射極10和第2電極板3之間電連接起來(lái)。又，通過(guò)接合引線14使IGBT芯片7的柵極11和第3電極板5之間電連接起來(lái)。又，通過(guò)接合引線15也使二極管芯片8的多個(gè)陽(yáng)極12與第2電極板3之間電連接起來(lái)。此外，由焊料等的粘合層16，第1引出端子17，第2引出端子18，第3引出端子19等構(gòu)成。這些引出端子既可以與電極板形成一體，也可以直接或間接地與其它準(zhǔn)備好的各電極板粘合。
如上所述，在已有的半導(dǎo)體裝置上，通過(guò)接合引線14使IGBT芯片7上的發(fā)射極10與第2電極板3之間連接起來(lái)。這時(shí)，在IGBT芯片7上形成多個(gè)發(fā)射極10，分別將接合引線14焊接在各個(gè)發(fā)射極10上。而且，對(duì)于二極管芯片8也同樣地，在芯片8上形成多個(gè)陽(yáng)極12。因此，分別將接合引線15焊接在各個(gè)陽(yáng)極12上。又，通過(guò)變更在上述半導(dǎo)體裝置中使用的IGBT芯片7和二極管芯片8的數(shù)目，能夠發(fā)揮出各種不同的功能。
即，例如，在1塊IGBT芯片7上，為了向發(fā)射極區(qū)域供給均等的電流，與發(fā)射極10數(shù)目相同的接合引線14是必需的材料。而且，進(jìn)一步，必須進(jìn)行只與接合引線14的數(shù)目相等的焊接。因此，存在著需要很長(zhǎng)的焊接時(shí)間，使作業(yè)效率惡化不能夠提高大量生產(chǎn)性那樣的課題。
進(jìn)一步，為了通過(guò)接合引線14使IGBT芯片7上的多個(gè)發(fā)射極10與第2電極板3連接起來(lái)，實(shí)施通過(guò)焊接機(jī)的熱壓接引線接合法，超聲波引線接合法等。這時(shí)，必然在IGBT芯片7上加上振動(dòng)，在芯片7上加上很大的應(yīng)力。結(jié)果，存在著由于重復(fù)這種作業(yè)，在由硅氧化膜等構(gòu)成的層間絕緣膜中引入裂紋那樣的課題。
本發(fā)明是鑒于上述已有的課題提出來(lái)的，作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征是它具備具有至少一個(gè)主表面，并具有在上述主表面上從設(shè)置在絕緣層中的孔露出一部分的主電極的半導(dǎo)體器件，成為一體地覆蓋上述主電極那樣地通過(guò)焊料粘結(jié)在上述主表面上的導(dǎo)電板，和使上述導(dǎo)電板和設(shè)置在上述半導(dǎo)體器件外部的上述主電極的取出導(dǎo)電區(qū)域電連接的導(dǎo)線。
進(jìn)一步，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征是優(yōu)先地上述取出導(dǎo)電區(qū)域由一體的導(dǎo)電箔構(gòu)成，與一端與上述導(dǎo)電板連接的多條上述導(dǎo)線的另一端連接。
又，為了解決上述的已有課題，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征是它具備具有至少一個(gè)主表面，并具有在上述主表面上具有絕緣層，從設(shè)置在上述絕緣層中的至少2個(gè)孔露出一部分的電流通過(guò)電極和控制電極的半導(dǎo)體器件，大致成為一體地覆蓋在上述電流通過(guò)電極上那樣地通過(guò)焊料粘結(jié)在上述主表面上的導(dǎo)電板，和使上述導(dǎo)電板和設(shè)置在上述半導(dǎo)體器件外部的上述電流通過(guò)電極的取出導(dǎo)電區(qū)域電連接的導(dǎo)線。
進(jìn)一步，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征是優(yōu)先地上述電流通過(guò)電極的取出導(dǎo)電區(qū)域由一體的導(dǎo)電箔構(gòu)成，與一端與上述導(dǎo)電板連接的多條上述導(dǎo)線的另一端連接。
又，為了解決上述的已有課題，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征是它具備具有至少一個(gè)主表面，并具有在上述主表面上具有絕緣層，從設(shè)置在上述絕緣層中的多個(gè)孔分別露出一部分的多個(gè)電流通過(guò)電極和控制電極的半導(dǎo)體器件，多個(gè)分別覆蓋上述電流通過(guò)電極和控制電極，通過(guò)焊料帶狀地粘結(jié)在上述主表面上的導(dǎo)電板，和分別使上述導(dǎo)電板的一端和設(shè)置在上述半導(dǎo)體器件外部的上述電流通過(guò)電極的取出導(dǎo)電區(qū)域或上述控制電極的取出區(qū)域電連接的導(dǎo)線。
進(jìn)一步，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征是優(yōu)先地上述電流通過(guò)電極和控制電極分別交互地露出那樣地進(jìn)行配置，粘結(jié)在上述電流通過(guò)電極和控制電極上的上述導(dǎo)電板大致平行那樣地進(jìn)行配置。


圖1是說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)中的半導(dǎo)體裝置的斜視圖。
圖2是用于本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)中的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體器件的平面圖。
圖3是本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)中的圖1所示的半導(dǎo)體裝置的X-X線方向的截面圖。
圖4是說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)中的特征部分的截面圖。
圖5是本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)中的圖1所示的半導(dǎo)體裝置的Y-Y線方向的截面圖。
圖6是說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)中的半導(dǎo)體裝置的斜視圖。
圖7是用于本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)中的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體器件的平面圖。
圖8是說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)中的半導(dǎo)體裝置的斜視圖。
圖9是用于本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)中的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體器件的平面圖。
圖10是說(shuō)明本發(fā)明的第3實(shí)施形態(tài)中的半導(dǎo)體裝置的斜視圖。
圖11是用于本發(fā)明的第3實(shí)施形態(tài)中的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體器件的平面圖。
圖12是說(shuō)明已有的半導(dǎo)體裝置的平面圖。
圖13是說(shuō)明已有的半導(dǎo)體裝置的截面圖。
圖14是說(shuō)明已有的半導(dǎo)體裝置的截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在我們參照?qǐng)D1～圖11說(shuō)明作為本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施形態(tài)，但是我們通過(guò)以下所述的3個(gè)實(shí)施形態(tài)說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)。
第1實(shí)施形態(tài)首先，本發(fā)明的第1實(shí)施形態(tài)，例如，是用在主表面上交互地形成2個(gè)不同的電極的IGBT芯片的情形。圖1是用于說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的基本構(gòu)造的斜視圖，圖2是圖1所示的半導(dǎo)體器件表面的平面圖，圖3是圖1所示的斜視圖的X-X線方向的截面圖，圖4是粘結(jié)在電極上的導(dǎo)電板的截面圖，圖5是圖1所示的斜視圖的Y-Y線方向的截面圖。
如圖1所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置主要是由絕緣基板31，在絕緣基板31上由用于粘結(jié)半導(dǎo)體器件32的導(dǎo)電箔構(gòu)成的收集極用的粘結(jié)區(qū)域33，在粘結(jié)區(qū)域33的兩側(cè)由絕緣材料構(gòu)成的1組臺(tái)座34，35，在臺(tái)座34，35上由導(dǎo)電箔構(gòu)成的發(fā)射極和柵極用的連接區(qū)域36，37，在半導(dǎo)體器件32表面上形成的發(fā)射極用的導(dǎo)電板38和柵極用的導(dǎo)電板39，使發(fā)射極用的導(dǎo)電板38和柵極用的導(dǎo)電板39與連接區(qū)域36，37電連接起來(lái)的導(dǎo)線40，41，分別使連接區(qū)域36，37與外部導(dǎo)線連接的發(fā)射極端子42，分別使柵極端子43和粘結(jié)區(qū)域33與外部導(dǎo)線連接的收集極端子44構(gòu)成的。
而且，下面，我們說(shuō)明構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的各構(gòu)成要素。
首先，說(shuō)明基片31。在本實(shí)施形態(tài)中，在基片31上，例如，安裝具有電流密度300A/cm2等的特性的IGBT芯片那樣的用于電力的半導(dǎo)體器件32。因此，考慮到從半導(dǎo)體器件32產(chǎn)生的熱的散熱性，用散熱性?xún)?yōu)良的陶瓷基片作為基片31。而且，作為構(gòu)成基片31的其它材料，也能夠采用對(duì)AlN(氮化鋁)或銅基片，鐵基片，F(xiàn)e-Ni基片等的合金表面進(jìn)行絕緣處理后的金屬基片。進(jìn)一步，也能夠用在上述金屬基片表面上粘合陶瓷基片的基片。
其次，考慮到加工性，散熱性等，設(shè)置在這個(gè)基片31上的臺(tái)座34，35由陶瓷構(gòu)成。而且，與半導(dǎo)體器件32的兩側(cè)相對(duì)地配置臺(tái)座34，35，使臺(tái)座34，35的表面處于比半導(dǎo)體器件32的表面高的位置那樣地形成臺(tái)座34，35。通過(guò)這樣做，形成防止導(dǎo)線40，41在半導(dǎo)體器件32的邊緣發(fā)生短路的構(gòu)造。而且，在本實(shí)施形態(tài)中，與為了使在臺(tái)座34上在半導(dǎo)體器件32表面上形成的發(fā)射極45(請(qǐng)參照?qǐng)D2)與外部裝置電連接起來(lái)的發(fā)射極45對(duì)應(yīng)的連接區(qū)域36是，例如，由銅箔形成的。另一方面，在臺(tái)座35一側(cè)，與臺(tái)座34相同，形成與柵極46(請(qǐng)參照?qǐng)D2)對(duì)應(yīng)的連接區(qū)域37。
而且，用于使與發(fā)射極45對(duì)應(yīng)的連接區(qū)域36與外部端子連接的發(fā)射極端子42與連接區(qū)域36形成一體。另一方面，同樣地，用于使與柵極46對(duì)應(yīng)的連接區(qū)域37與外部端子連接的柵極端子43與連接區(qū)域37形成一體。
又，也存在著從半導(dǎo)體器件32的表面導(dǎo)出的導(dǎo)線40，41直接與模塊等的外部導(dǎo)電體連接的情形。這時(shí)，省略了上述的臺(tái)座34，35，連接區(qū)域36，37和端子42，43。又，也可以具有省略臺(tái)座34，35自身，在絕緣基片31上形成連接區(qū)域36，37的構(gòu)造。而且，不限定于半導(dǎo)體器件32粘結(jié)在絕緣基片31上的情形，即便在粘結(jié)在引線架，印刷電路基片上等的情形中也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明中的外部配線構(gòu)造。
其次，我們說(shuō)明如圖2所示的半導(dǎo)體器件32的表面構(gòu)造。在半導(dǎo)體器件32的表面上形成絕緣層47，通過(guò)設(shè)置在這個(gè)絕緣層47上的孔48露出多個(gè)發(fā)射極45和柵極46。這時(shí)，設(shè)置在絕緣層47上的孔48大致在紙面左右方向具有1行地開(kāi)口，而在紙面上下方向形成多個(gè)這樣的孔48。而且，在紙面上下方向大致平行的位置上形成多個(gè)孔48，發(fā)射極45和柵極46交互地從孔48露出來(lái)。又，圖中未畫(huà)出，但是在發(fā)射極45和柵極46的下部區(qū)域中形成例如硅氧化膜作為層間絕緣膜。
其次，如圖3所示，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，具有例如，通過(guò)焊料49(請(qǐng)參照?qǐng)D4)將由銅或銅合金構(gòu)成的導(dǎo)電板38，39粘結(jié)在從半導(dǎo)體器件32表面的絕緣層47露出的發(fā)射極45和柵極46上的特征。對(duì)于1個(gè)發(fā)射極45或柵極46用1塊導(dǎo)電板38，39。
具體地說(shuō)，如圖1所示，導(dǎo)電板38，39形成能夠大致完全覆蓋從孔48露出的各個(gè)發(fā)射極45和柵極46的大小，或者將它們收藏在孔48內(nèi)的大小。通過(guò)焊料49將這些導(dǎo)電板38，39與從設(shè)置在半導(dǎo)體器件32表面的絕緣層47中的孔48露出的發(fā)射極45和柵極46粘結(jié)起來(lái)。這時(shí)，絕緣層47由沒(méi)有焊料沾潤(rùn)性的材料構(gòu)成。因此，如圖4所示，作為粘結(jié)材料的焊料通過(guò)由焊料表面張力引起的自調(diào)整性效果能夠確實(shí)地將發(fā)射極45和柵極46與導(dǎo)電板38，39粘結(jié)起來(lái)。又，如上所述，通過(guò)導(dǎo)電板38，39和露出電極的大小關(guān)系，用焊料將導(dǎo)電板38，39在它的大致全部連接區(qū)域中確實(shí)地與電極45，46固定在一起。通過(guò)這樣做，在本實(shí)施形態(tài)中，在半導(dǎo)體器件32的表面上在紙面上下方向大致等間隔地并大致平行地配置10行導(dǎo)電板38，39。
結(jié)果，與鄰接的發(fā)射極45和柵極46對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電板38，39具有直線性，并且，通過(guò)利用由焊料的表面張力引起的自調(diào)整性效果，能夠?qū)崿F(xiàn)不會(huì)相互接觸發(fā)生短路的構(gòu)造。又，當(dāng)將導(dǎo)電板38，39粘結(jié)在發(fā)射極45和柵極46上時(shí)，通過(guò)利用焊料的自調(diào)整性效果，能夠使導(dǎo)電板38，39的粘結(jié)作業(yè)變得容易。
又，為了與使用的半導(dǎo)體器件32相應(yīng)，并且應(yīng)對(duì)與使用用途相應(yīng)的電流容量，能夠每次變更導(dǎo)電板38，39的寬度，厚度等的尺寸。
其次，如圖1和圖6所示，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，具有通過(guò)導(dǎo)線40，41將粘結(jié)在半導(dǎo)體器件32表面上的導(dǎo)電板38，39與連接區(qū)域36，37電連接起來(lái)的特征。而且，作為連接導(dǎo)線的方法具有下面說(shuō)明的2個(gè)方法，我們說(shuō)明由這些方法形成的構(gòu)造。又，圖6是用于說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的基本構(gòu)造的斜視圖。
首先，作為第1構(gòu)造是用例如金(Au)線和Al(鋁)線作為導(dǎo)線40，41的情形。這種構(gòu)造的特征是用引線接合法通過(guò)導(dǎo)線40，41將導(dǎo)電板38，39與連接區(qū)域36，37連接起來(lái)。而且，成為導(dǎo)線40，41在導(dǎo)電板38，39的端部進(jìn)行連接的構(gòu)造。這里，如上所述，因?yàn)橥ㄟ^(guò)焊料確實(shí)地粘結(jié)導(dǎo)電板38，39，所以能夠作為1塊導(dǎo)電板那樣地分散每次由引線接合法引起的沖擊。因此，在本發(fā)明中，不直接對(duì)半導(dǎo)體器件32的表面用引線接合法，也可以將導(dǎo)電板38，39用作緩沖板。結(jié)果，能夠大幅度地減少給予半導(dǎo)體器件32的由引線接合法引起的沖擊。而且，能夠防止由于用引線接合法時(shí)的沖擊在發(fā)射極45和柵極46的下部區(qū)域上形成的層間絕緣膜中引入裂紋。又，在本實(shí)施形態(tài)中，導(dǎo)線40，41和導(dǎo)電板38，39具有導(dǎo)線40，41在導(dǎo)電板38，39的端部進(jìn)行連接的構(gòu)造，但是不一定要限定于這種構(gòu)造。即便在導(dǎo)線40，41在導(dǎo)電板38，39的任意位置進(jìn)行連接的情形中，也能夠得到與上述相同的效果。這里，導(dǎo)電板的端部是在導(dǎo)線與連接區(qū)域連接一側(cè)的導(dǎo)電板的表面上，位于從孔露出的電極上的導(dǎo)電板的表面區(qū)域。
進(jìn)一步，如上所述，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，導(dǎo)線40，41在導(dǎo)電板38，39的端部進(jìn)行連接。而且，如上所述，導(dǎo)電板38，39通過(guò)焊料在大致全部區(qū)域中與露出的電極45，46粘結(jié)。通過(guò)這樣做，能夠?qū)崿F(xiàn)可以向在半導(dǎo)體器件32表面上通過(guò)絕緣層47露出的電極45，46提供均等的電流的構(gòu)造。例如，如圖7所示，是電極45，46在半導(dǎo)體器件32的表面上以圍棋棋盤(pán)目的狀態(tài)一個(gè)一個(gè)地露出來(lái)的情形。即便在這種情形中，如圖中的虛線和兩點(diǎn)一劃線所示，能夠通過(guò)導(dǎo)電板38，39在紙面左右方向?qū)⒚總€(gè)發(fā)射極45或每個(gè)柵極46共同連接起來(lái)。而且，通過(guò)用導(dǎo)線40，41將導(dǎo)電板38，39與連接區(qū)域36，37連接起來(lái)，可以向各個(gè)電極45，46供給均等的電流。而且，也能夠?qū)⒂靡€接合法的次數(shù)抑制到必須的最低限度的數(shù)目。結(jié)果，形成能夠大幅度地緩沖由引線接合法引起的沖擊。
進(jìn)一步，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，如上所述，導(dǎo)電板38，39和連接區(qū)域36，37分別通過(guò)導(dǎo)線40，41連接起來(lái)。通過(guò)這樣做，即便連接區(qū)域36，37和半導(dǎo)體器件32的粘結(jié)位置關(guān)系以及它們的高度關(guān)系相對(duì)于設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)多少具有誤差，因?yàn)閷?dǎo)線40，41具有柔軟性，延展性等，所以也能夠靈活地應(yīng)付該誤差。結(jié)果，能夠形成通過(guò)擴(kuò)大臺(tái)座34，35的厚度允許范圍等提高半導(dǎo)體裝置制造的作業(yè)性和大量生產(chǎn)性的構(gòu)造。
進(jìn)一步，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，將多個(gè)與發(fā)射極45對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電板38和與柵極46對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電板39安裝在半導(dǎo)體器件32的表面上。而且，通過(guò)從各個(gè)導(dǎo)電板38，39將導(dǎo)線40，41鳥(niǎo)群狀地取出到在半導(dǎo)體器件32兩側(cè)形成的連接區(qū)域36，37，能夠簡(jiǎn)單地構(gòu)成避免導(dǎo)線40，41密集的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造。
其次，作為第2構(gòu)造是用例如銅線作為導(dǎo)線40，41的情形。這種構(gòu)造的特征是通過(guò)焊料用導(dǎo)線40，41將導(dǎo)電板38，39與連接區(qū)域36，37連接起來(lái)。即，實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體器件32的表面上完全不用引線接合法的構(gòu)造。而且，在第2構(gòu)造中，如圖6所示，通過(guò)焊料用導(dǎo)線40，41將導(dǎo)電板38，39與發(fā)射極45和柵極46對(duì)應(yīng)的連接區(qū)域36，37連接起來(lái)。而且，導(dǎo)線40，41的一端在導(dǎo)電板38，39的端部進(jìn)行連接。這里，導(dǎo)電板38，39的端部與第1構(gòu)造相同，但是也可以將導(dǎo)線40，41粘結(jié)在導(dǎo)電板38，39的任意位置上。而且，為了提高導(dǎo)線40，41與導(dǎo)電板38，39的連接性，在導(dǎo)線40，41和導(dǎo)電板38，39的粘結(jié)區(qū)域中預(yù)先實(shí)施例如，鍍焊料，鍍Au(金)，鍍Ag(銀)，鍍鉑(Pd)等。此外，不僅在粘結(jié)區(qū)域，而且也可以在導(dǎo)線40，41和導(dǎo)電板38，39的全體上實(shí)施上述鍍敷。通過(guò)這種構(gòu)造，在本發(fā)明中，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體器件32的表面上不用引線接合法，所以不會(huì)給予半導(dǎo)體器件32由引線接合法引起的沖擊。結(jié)果，也不會(huì)在半導(dǎo)體器件32的電極45，46的下部區(qū)域上形成的層間絕緣膜中引入裂紋，從而能夠提供制品品質(zhì)的可靠性卓越的半導(dǎo)體裝置。
又，因?yàn)槟軌蚺c第1構(gòu)造相同地得到利用導(dǎo)線40，41的柔軟性，延展性等的效果等的其它效果，所以這里不再進(jìn)行可以參照上述說(shuō)明得到的說(shuō)明。
最后，在基片31上，例如，形成與由銅箔構(gòu)成的收集極對(duì)應(yīng)的粘結(jié)區(qū)域33。而且，如上所述，在半導(dǎo)體器件32的里面形成收集極(圖中未畫(huà)出)，通過(guò)焊料使這個(gè)收集極與粘結(jié)區(qū)域33電連接。從粘結(jié)區(qū)域33，形成與粘結(jié)區(qū)域33成為一體的收集極端子44，通過(guò)這個(gè)收集極端子44與外部導(dǎo)線連接。
第2實(shí)施形態(tài)其次，本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)，例如，是用二極管芯片的情形。圖8是用于說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的基本構(gòu)造的斜視圖，圖9是圖8所示的半導(dǎo)體器件表面的平面圖。又，在本實(shí)施形態(tài)的說(shuō)明中，當(dāng)與第1實(shí)施形態(tài)中說(shuō)明的內(nèi)容相同時(shí)參照第1實(shí)施形態(tài)中的說(shuō)明，這里不再進(jìn)行說(shuō)明。
首先，如圖8所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置主要是由絕緣基板51，在絕緣基板51上與由用于粘結(jié)半導(dǎo)體器件52的導(dǎo)電箔構(gòu)成的陰極對(duì)應(yīng)的粘結(jié)區(qū)域53，在粘結(jié)區(qū)域53的兩側(cè)由絕緣材料構(gòu)成的1組臺(tái)座54，在臺(tái)座54上與由導(dǎo)電箔構(gòu)成的陽(yáng)極對(duì)應(yīng)的連接區(qū)域55，與在半導(dǎo)體器件52表面上形成的陽(yáng)極對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電板56，使與陽(yáng)極對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電板56與連接區(qū)域55電連接起來(lái)的導(dǎo)線57，分別使連接區(qū)域55與外部導(dǎo)線連接的陽(yáng)極端子59，和使粘結(jié)區(qū)域53與外部導(dǎo)線連接的陰極端子62構(gòu)成的。
下面，我們說(shuō)明構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的各構(gòu)成要素。這里，關(guān)于絕緣基板51，粘結(jié)區(qū)域53，臺(tái)座54，連接區(qū)域55，導(dǎo)線57，端子59，62，參照第1實(shí)施形態(tài)中的說(shuō)明，這里不再進(jìn)行說(shuō)明。
如上所述，如圖9所示，在本實(shí)施形態(tài)中，例如，是用二極管芯片作為半導(dǎo)體器件52。而且，在半導(dǎo)體器件52表面上形成絕緣層60，通過(guò)設(shè)置在這個(gè)絕緣層60中的孔61露出陽(yáng)極58。另一方面，圖中未畫(huà)出，但是在半導(dǎo)體器件52的里面形成陰極，通過(guò)焊料與用于上述陰極的粘結(jié)區(qū)域53粘結(jié)。
如圖8所示，例如，通過(guò)焊料將由銅或銅合金構(gòu)成的導(dǎo)電板56粘結(jié)在這個(gè)陽(yáng)極58的大致全部表面上。在本實(shí)施形態(tài)中，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體器件52表面上只形成1個(gè)電極，陽(yáng)極58，所以具有與陽(yáng)極58大致同等的粘結(jié)區(qū)域，或者，粘結(jié)著具有收入到孔61內(nèi)那樣大小的導(dǎo)電板56。而且，與第1實(shí)施形態(tài)相同，用引線接合法使導(dǎo)電板56和連接區(qū)域55與導(dǎo)線57電連接。作為導(dǎo)線57可以用例如Au線，鋁線。這時(shí)，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體器件52一側(cè)，在導(dǎo)電板56上與導(dǎo)線57連接，所以形成將導(dǎo)電板56用作緩沖板能夠緩和由引線接合法引起的對(duì)半導(dǎo)體器件52的沖擊的構(gòu)造。由于具有這種構(gòu)造產(chǎn)生的效果，又，由于用焊料粘結(jié)電極58和導(dǎo)電板56產(chǎn)生的效果與第1實(shí)施形態(tài)相同。因此，在本實(shí)施形態(tài)中，參照在第1實(shí)施形態(tài)中的說(shuō)明，這里不再進(jìn)行說(shuō)明。
另一方面，如用第1實(shí)施形態(tài)中的圖6說(shuō)明的那樣，也能夠?qū)崿F(xiàn)在用銅線作為導(dǎo)線57的半導(dǎo)體器件52表面上完全不用引線接合法的構(gòu)造。關(guān)于在這種情形中的構(gòu)造和效果也可以參照在第1實(shí)施形態(tài)中的說(shuō)明，這里不再進(jìn)行說(shuō)明。
第3實(shí)施形態(tài)其次，本發(fā)明的第3實(shí)施形態(tài)，例如，是用MOS晶體管的情形。圖10是用于說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的基本構(gòu)造的斜視圖，圖11是圖10所示的半導(dǎo)體器件表面的平面圖。又，在本實(shí)施形態(tài)的說(shuō)明中，當(dāng)與第1實(shí)施形態(tài)中說(shuō)明的內(nèi)容相同時(shí)參照第1實(shí)施形態(tài)中的說(shuō)明，這里不再進(jìn)行說(shuō)明。
首先，如圖10所示，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置主要是由絕緣基板71，在絕緣基板71上與由用于粘結(jié)半導(dǎo)體器件72的導(dǎo)電箔構(gòu)成的漏極對(duì)應(yīng)的粘結(jié)區(qū)域53，在粘結(jié)區(qū)域73的兩側(cè)由絕緣材料構(gòu)成的1組用于源極的臺(tái)座74，在臺(tái)座74上與用于由導(dǎo)電箔構(gòu)成的源極對(duì)應(yīng)的連接區(qū)域75，與在半導(dǎo)體器件72表面上形成的用于源極的導(dǎo)電板76，使用于源極的導(dǎo)電板76與連接區(qū)域75電連接的導(dǎo)線77，使連接區(qū)域75與外部導(dǎo)線連接的源極端子81，和使柵極80與柵極端子82電連接的導(dǎo)線78構(gòu)成的。
下面，我們說(shuō)明構(gòu)成本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的各構(gòu)成要素。這里，關(guān)于絕緣基板71，粘結(jié)區(qū)域73，臺(tái)座74，連接區(qū)域75，導(dǎo)線77，78，端子81，82，83，參照第1實(shí)施形態(tài)中的說(shuō)明，這里不再進(jìn)行說(shuō)明。
如上所述，如圖10所示，在本實(shí)施形態(tài)中，例如，是用MOS晶體管作為半導(dǎo)體器件72。而且，在半導(dǎo)體器件72表面上形成絕緣層84，在這個(gè)絕緣層84中設(shè)置孔85，86?？?5用于源極79，例如，占據(jù)半導(dǎo)體器件72表面的大部分區(qū)域。又，孔86用于柵極80，例如，在半導(dǎo)體器件72表面的一部分中形成。而且，通過(guò)這些孔85，86露出源極79和柵極80。另一方面，圖中未畫(huà)出，但是在半導(dǎo)體器件72的里面形成漏極，通過(guò)焊料與用于上述漏極的粘結(jié)區(qū)域73粘結(jié)。
如圖10所示，例如，通過(guò)焊料將由銅或銅合金構(gòu)成的導(dǎo)電板76粘結(jié)在源極79的大致全部表面上。而且，在本實(shí)施形態(tài)中，不將導(dǎo)電板粘結(jié)在柵極80表面上，而是直接通過(guò)導(dǎo)線78使柵極80與柵極端子82連接起來(lái)。又，也可以形成與使用用途相應(yīng)地將導(dǎo)電板粘結(jié)在柵極80表面上，使導(dǎo)電板與柵極端子82連接的構(gòu)造。
而且，在半導(dǎo)體器件72表面上粘結(jié)著具有在源極79上與源極79大致同等的粘結(jié)區(qū)域，或者，具有收入到孔85內(nèi)那樣大小的導(dǎo)電板76。而且，與第1實(shí)施形態(tài)相同，用引線接合法使導(dǎo)電板76和連接區(qū)域75與導(dǎo)線77電連接。作為導(dǎo)線77，78可以用例如Au線，鋁線。這時(shí)，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體器件72一側(cè)，在導(dǎo)電板76上與導(dǎo)線77連接，所以形成將導(dǎo)電板76用作緩沖板能夠緩和由引線接合法引起的對(duì)半導(dǎo)體器件72的沖擊的構(gòu)造。由于具有這種構(gòu)造產(chǎn)生的效果，又，由于用焊料粘結(jié)電極79和導(dǎo)電板76產(chǎn)生的效果與第1實(shí)施形態(tài)相同。因此，在本實(shí)施形態(tài)中，參照在第1實(shí)施形態(tài)中的說(shuō)明，這里不再進(jìn)行說(shuō)明。
另一方面，如用第1實(shí)施形態(tài)中的圖6說(shuō)明的那樣，也能夠?qū)崿F(xiàn)在用銅線作為導(dǎo)線77的半導(dǎo)體器件72表面上完全不用引線接合法的構(gòu)造。關(guān)于在這種情形中的構(gòu)造和效果也可以參照在第1實(shí)施形態(tài)中的說(shuō)明，這里不再進(jìn)行說(shuō)明。
又，在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，不一定限定于上述實(shí)施形態(tài)，在需要具有表面電極構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置的外部配線的情形中也能夠得到同樣的效果。此外，在不脫離本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行種種的變更。
本發(fā)明的效果是第一，如果根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，則首先，通過(guò)設(shè)置在半導(dǎo)體器件表面的絕緣層中的孔露出電極。而且，具有通過(guò)焊料使導(dǎo)電板與露出的電極連接，當(dāng)導(dǎo)線為例如金線，鋁線時(shí)用引線接合法使連接區(qū)域與導(dǎo)電板連接起來(lái)的特征。通過(guò)這樣做，能夠?qū)?dǎo)電板用作緩沖板，能夠?qū)崿F(xiàn)在電極表面上不對(duì)導(dǎo)線直接用引線接合法的構(gòu)造。結(jié)果，能夠防止由于引線接合法引起的沖擊在電極下部區(qū)域中形成的層間絕緣膜等中引入裂紋等，從而能夠大幅度提高制品品質(zhì)的可靠性。
第二，如果根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，則首先，通過(guò)設(shè)置在半導(dǎo)體器件表面的絕緣層中的孔露出電極。而且，具有通過(guò)焊料使導(dǎo)電板與露出的電極連接，當(dāng)導(dǎo)線為例如銅線時(shí)通過(guò)焊料使連接區(qū)域與導(dǎo)電板連接起來(lái)的特征。通過(guò)這樣做，在半導(dǎo)體器件表面上能夠完全不用引線接合法，從而能夠消除由于引線接合法引起的對(duì)半導(dǎo)體器件的沖擊。結(jié)果，能夠防止在電極下部區(qū)域中形成的層間絕緣膜等中引入裂紋等，從而能夠大幅度提高制品品質(zhì)的可靠性。
第三，如果根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，則通過(guò)設(shè)置在沒(méi)有焊料沾潤(rùn)性的絕緣層中的孔露出電極。而且，因?yàn)橥ㄟ^(guò)焊料使電極與導(dǎo)電板連接，所以當(dāng)將導(dǎo)電板粘結(jié)在電極上時(shí)，能夠利用焊料的自調(diào)整性效果進(jìn)行粘結(jié)。通過(guò)這樣做，例如，在半導(dǎo)體器件表面上2個(gè)不同的電極交互地露出的情形中，能夠?qū)崿F(xiàn)在兩者上的導(dǎo)電板不會(huì)相互接觸發(fā)生短路的構(gòu)造。又，能夠利用焊料的自調(diào)整性效果，提高導(dǎo)電板的粘結(jié)位置精度和粘結(jié)作業(yè)性。
第四，如果根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，則具有通過(guò)焊料使導(dǎo)電板與在半導(dǎo)體器件表面上通過(guò)絕緣層露出的電極連接，用導(dǎo)線使連接區(qū)域與導(dǎo)電板連接起來(lái)的特征。通過(guò)這樣做，能夠?qū)崿F(xiàn)將在半導(dǎo)體器件上使用引線接合法抑制到必須的最低限度的構(gòu)造。而且，通過(guò)在導(dǎo)電板上最低限度地使用引線接合法，能夠?qū)⒂捎谝€接合法引起的沖擊對(duì)半導(dǎo)體器件的影響抑制到最小限度。結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)將一定形狀的導(dǎo)電板粘結(jié)在電極上，將由必須的最低限度的引線接合法引起的對(duì)半導(dǎo)體器件的沖擊產(chǎn)生的影響抑制到最小限度的構(gòu)造。
第五，如果根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，則具有通過(guò)焊料使導(dǎo)電板與在半導(dǎo)體器件表面上通過(guò)絕緣層露出的電極連接，用導(dǎo)線使連接區(qū)域與導(dǎo)電板連接起來(lái)的特征。通過(guò)這樣做，即便粘結(jié)在電極上的導(dǎo)電板和連接區(qū)域的位置關(guān)系多少具有誤差，由于導(dǎo)線的柔軟性，延展性等，也能夠靈活地應(yīng)付該誤差。結(jié)果，形成具有通過(guò)擴(kuò)大臺(tái)座厚度的允許范圍等提高半導(dǎo)體裝置的作業(yè)性和大量生產(chǎn)性的構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體裝置，它的特征是它具備具有至少一個(gè)主表面，并具有在上述主表面上從設(shè)置在絕緣層中的孔露出一部分的主電極的半導(dǎo)體器件，成為一體地覆蓋上述主電極那樣地通過(guò)焊料粘結(jié)在上述主表面上的導(dǎo)電板，和使上述導(dǎo)電板和設(shè)置在上述半導(dǎo)體器件外部的上述主電極的取出導(dǎo)電區(qū)域電連接的導(dǎo)線。
2.權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，它的特征是上述導(dǎo)線是銅線，通過(guò)焊料與上述導(dǎo)電板連接。
3.權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，它的特征是上述導(dǎo)線是金線或鋁線，用引線接合法使上述導(dǎo)線與上述導(dǎo)電板連接。
4.權(quán)利要求1到權(quán)利要求3中任何一項(xiàng)記載的半導(dǎo)體裝置，它的特征是上述取出導(dǎo)電區(qū)域由一體的導(dǎo)電箔構(gòu)成，與一端與上述導(dǎo)電板連接的多條上述導(dǎo)線的另一端連接。
5.權(quán)利要求4記載的半導(dǎo)體裝置，它的特征是上述導(dǎo)線在位于上述主電極上的上述導(dǎo)電板的上述取出區(qū)域一側(cè)的表面上進(jìn)行連接。
6.權(quán)利要求1記載的半導(dǎo)體裝置，它的特征是上述導(dǎo)電板是由銅板構(gòu)成的。
7.半導(dǎo)體裝置，它的特征是它具備具有至少一個(gè)主表面，并具有在上述主表面上具有絕緣層，從設(shè)置在上述絕緣層中的至少2個(gè)孔露出一部分的電流通過(guò)電極和控制電極的半導(dǎo)體器件，大致成為一體地覆蓋在上述電流通過(guò)電極上通過(guò)焊料粘結(jié)在上述主表面上的導(dǎo)電板，和使上述導(dǎo)電板與設(shè)置在上述半導(dǎo)體器件外部的上述電流通過(guò)電極的取出導(dǎo)電區(qū)域電連接的導(dǎo)線。
8.權(quán)利要求7記載的半導(dǎo)體裝置，它的特征是上述導(dǎo)線是銅線，通過(guò)焊料與上述導(dǎo)電板連接。
9.權(quán)利要求7記載的半導(dǎo)體裝置，它的特征是上述導(dǎo)線是金線或鋁線，用引線接合法使上述導(dǎo)線與上述導(dǎo)電板連接。
10.權(quán)利要求7到權(quán)利要求9中任何一項(xiàng)記載的半導(dǎo)體裝置，它的特征是上述電流通過(guò)電極的取出導(dǎo)電區(qū)域由一體的導(dǎo)電箔構(gòu)成，與一端與上述導(dǎo)電板連接的多條上述導(dǎo)線的另一端連接。
11.權(quán)利要求10記載的半導(dǎo)體裝置，它的特征是上述導(dǎo)線在上述導(dǎo)電板的上述取出導(dǎo)電區(qū)域一側(cè)的表面上進(jìn)行連接。
12.權(quán)利要求7記載的半導(dǎo)體裝置，它的特征是上述導(dǎo)電板是由銅板構(gòu)成的。
13.半導(dǎo)體裝置，它的特征是它具備具有至少一個(gè)主表面，并具有在上述主表面上具有絕緣層，從設(shè)置在上述絕緣層中的多個(gè)孔分別露出一部分的多個(gè)電流通過(guò)電極和控制電極的半導(dǎo)體器件，分別覆蓋多個(gè)上述電流通過(guò)電極和控制電極，通過(guò)焊料帶狀地粘結(jié)在上述主表面上的導(dǎo)電板，和分別使上述導(dǎo)電板的一端和設(shè)置在上述半導(dǎo)體器件外部的上述電流通過(guò)電極的取出導(dǎo)電區(qū)域或上述控制電極的取出區(qū)域電連接的導(dǎo)線。
14.權(quán)利要求13記載的半導(dǎo)體裝置，它的特征是上述導(dǎo)線是銅線，通過(guò)焊料與上述導(dǎo)電板連接。
15.權(quán)利要求13記載的半導(dǎo)體裝置，它的特征是上述導(dǎo)線是金線或鋁線，用引線接合法使上述導(dǎo)線與上述導(dǎo)電板連接。
16.權(quán)利要求13記載的半導(dǎo)體裝置，它的特征是上述電流通過(guò)電極和控制電極分別交互地露出那樣地進(jìn)行配置，粘結(jié)在上述電流通過(guò)電極和控制電極上的上述導(dǎo)電板大致平行那樣地進(jìn)行配置。
17.權(quán)利要求13到權(quán)利要求15中任何一項(xiàng)記載的半導(dǎo)體裝置，它的特征是上述取出導(dǎo)電區(qū)域分別由一體的導(dǎo)電箔構(gòu)成，分別與一端與上述導(dǎo)電板連接的多條上述導(dǎo)線的另一端連接。
18.權(quán)利要求17記載的半導(dǎo)體裝置，它的特征是上述導(dǎo)線分別在位于上述電流通過(guò)電極和控制電極上的上述導(dǎo)電板的上述取出區(qū)域一側(cè)的表面上進(jìn)行連接。
19.權(quán)利要求13記載的半導(dǎo)體裝置，它的特征是上述導(dǎo)電板是由銅板構(gòu)成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置。在已有的半導(dǎo)體裝置中，因?yàn)闉榱讼虬雽?dǎo)體器件表面的全部電極供給均等的電流，用引線接合法使導(dǎo)線與全部電極連接，所以存在著由于引線接合法引起的沖擊對(duì)半導(dǎo)體器件產(chǎn)生惡劣影響的課題。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，具有使導(dǎo)電板38，39與半導(dǎo)體器件32表面的電極連接，通過(guò)導(dǎo)線40，41使導(dǎo)電板38，39與連接區(qū)域36，37電連接的構(gòu)造。通過(guò)這樣做，能夠?qū)?dǎo)電板作為緩沖板在半導(dǎo)體器件32表面上不對(duì)導(dǎo)線40，41直接用引線接合法。結(jié)果，能夠大幅度地減少由于引線接合法引起的沖擊對(duì)半導(dǎo)體器件32的影響，從而能夠提高制品品質(zhì)的可靠性。
文檔編號(hào)H01L23/50GK1441491SQ03103350
公開(kāi)日2003年9月10日 申請(qǐng)日期2003年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月27日
發(fā)明者青野勉, 岡田喜久雄 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社