半导体装置的制作方法

半导体装置
1.相关申请
2.本技术享受以日本专利申请2020－150570号(申请日：2020年9月8日)为基础申请的优先权。本技术通过参照该基础申请而包含基础申请的所有内容。
技术领域
3.实施方式主要涉及半导体装置。


背景技术：

4.正在进行面向发电或送电、泵或鼓风机等旋转机、通信系统或工厂等的电源装置、基于交流电动机的铁道、电动汽车、家用电器等广泛领域的、mosfet(metal－oxide－semiconductor field－effect－transistor)、igbt(insulated gate bipolar transistor)等设计成电力控制用的功率半导体芯片的开发。
5.另外，正在进行使用了该功率半导体芯片的、作为功率模块的半导体装置的开发。对于这种半导体装置，要求高电流密度化、低损耗化、高散热化等规格。


技术实现要素：

6.本发明的实施方式提供一种被小型化的半导体装置。
7.本实施方式的半导体装置具备：底座，具有底座面；半导体芯片，具有比底座面大的底面，以底面的中央配置于底座面之上的方式设置；接合材料，设于底座面与底面之间；板状的第一布线，具有第一面，以第一面与底面的第一端部对置的方式设置；板状的第二布线，具有第二面，以第二面与底面的第二端部对置的方式设置；第一绝缘膜，具有第三面和设于第三面的相反侧的第四面，第三面与第一端部相接，第四面与第一面相接；以及第二绝缘膜，具有第五面和设于第五面的相反侧的第六面，第五面与第二端部相接，第六面与第一面相接。
附图说明
8.图1a以及图1b是第一实施方式的半导体装置的示意图。
9.图2是成为第一实施方式的第一比较方式的半导体装置的示意剖面图。
10.图3是成为第一实施方式的第二比较方式的半导体装置的示意剖面图。
11.图4a以及图4b是第二实施方式的半导体装置的示意图。
12.图5是第三实施方式的半导体装置的示意剖面图。
具体实施方式
13.以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下的说明中，有时对相同或类似的部件标注相同的附图标记。另外，有时适当省略对已说明过一次的部件等的说明。
14.在本说明书中，为了示出部件等的位置关系，将附图的上方向记述为“上”，将附图的下方向记述为“下”。在本说明书中，“上”、“下”的概念并不一定是表示与重力方向的关系的用语。
15.(第一实施方式)
16.图1a以及图1b是本实施方式的半导体装置100的示意图。图1a是本实施方式的半导体装置100的示意俯视图。图1b是图1a的a－a’截面上的本实施方式的半导体装置100的示意剖面图。
17.半导体装置100具备底座2、半导体芯片10、接合材料20、布线30以及绝缘膜40。
18.底座2例如由cu(铜)等金属材料或合金形成。底座2在上表面具有底座面4。在底座面4的表面，例如也可以设有包含au(金)、pt(铂)、pd(钯)、ag(银)、cu(铜)、sn(锡)或者ni(镍)等的薄膜。
19.这里，定义x方向、与x方向垂直交叉的y方向以及与x方向及y方向垂直交叉的z方向。后述的底座2的底座面4与xy平面平行地配置。
20.半导体芯片10例如是使用了si(硅)的纵型的si－igbt。另外，半导体芯片10也可以是si－mosfet、si－frd(fast recovery diode)、使用了sic(碳化硅)的sic－igbt、sic－mosfet或sic－sbd(schottky barrier diode)、或者使用了在iii－v族半导体中v族元素为氮的氮化物半导体的gan－mosfet等。另外，半导体芯片10也可以不是所谓的功率半导体芯片。
21.半导体芯片10在至少一个方向上具有比底座面4大的底面12。半导体芯片10以底面的中央12a配置于底座面4之上的方式设置。底面12例如为半导体芯片10的芯片面。
22.接合材料20设于底座面4与半导体芯片的底面12之间。接合材料20将底座面4与半导体芯片的底面12接合。
23.接合材料20将底座面4与半导体芯片10接合。接合材料20例如包含芯片粘接(da)膏。芯片粘接膏例如包含含有规定的金属材料的烧结材料以及规定的树脂。接合材料20是通过对包含含有上述的规定的金属材料的金属粒子、上述的规定的树脂以及极性溶剂等规定的溶剂的膏进行热处理，使规定的溶剂蒸发，并对上述的金属粒子进行烧结而形成的。接合材料20具有导电性，经由底座2以及接合材料20而将半导体芯片的底面12与半导体装置100的未图示的外部电气电路电连接。
24.对于规定的金属材料没有特别限定，例如优选使用au、pt、pd、ru(钌)、rh(铑)、ir(铱)、ag(银)、cu(铜)、ni(镍)、zn(锌)、bi(铋)、fe(铁)、mo(钼)、al(铝)、cr(铬)或者v(钒)等。作为规定的金属材料，由于ag、cu或者au的热传导性以及导电性高，因此特别优选使用。
25.对于规定的树脂没有特别限定，例如优选使用聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯腈-苯乙烯树脂、abs树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、甲基丙烯酸树脂、聚乙烯醇树脂、偏二氯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酰胺树脂、缩醛树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、氟树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、聚氨酯树脂、环氧系树脂、或者不饱和聚酯树脂等。作为规定的树脂，特别优选使用环氧系树脂。
26.烧结膏是芯片粘接膏的一个例子，优选在本实施方式的半导体装置100中使用。另外，银膏是在规定的金属材料中使用了ag的芯片粘接膏，优选在本实施方式的半导体装置中使用。
attach film：daf)。而且，布线30a以及布线30j分别隔着绝缘膜60设于半导体芯片的底面12的端部12b以及端部12c之下。另外，半导体芯片10隔着绝缘膜60设于底座2之上。根据该构造，能够使半导体装置小型化。但是，在半导体芯片10为功率半导体芯片的情况下，由于对半导体装置900施加较大的电压，因此存在绝缘膜60无法确保布线30与半导体芯片10之间的绝缘性的问题。另外，作为绝缘膜60而使用的芯片粘接膜存在无法确保较高的可靠性的问题。
39.因此，在本实施方式的半导体装置100中，布线30a的上表面30a1以与半导体芯片的底面12的端部12b对置的方式设置。布线30j的上表面30j1以与半导体芯片的底面12的端部12c对置的方式设置。而且，绝缘膜40a上表面40a1与底面12的端部12b相接，下表面40a2与上表面30a1相接。另外，绝缘膜40j的上表面40j1与底面12的端部12c相接，下表面40j2与上表面30j1相接。另外，在底座面4与半导体芯片的底面12之间设有接合材料20。
40.在半导体芯片的底面12与底座2之间设有接合材料20。接合材料20一般来说与芯片粘接膜相比具有较高的可靠性。而且，使用绝缘膜40，布线30的一部分设于半导体芯片的底面12之下。由此，能够提供被小型化的半导体装置100。
41.另外，底座面4的高度、布线30a的上表面30a1的高度、布线30j的上表面30j1的高度优选分别相等。这是因为，通过绝缘膜40在底座2之上稳定地配置半导体芯片10，因此可确保稳定的接合材料20的膜厚，能够更稳定地维持高可靠性。
42.接合材料20优选包含芯片粘接膏。另外，接合材料20优选包含银膏或烧结膏。这是因为具有稳定的可靠性。
43.绝缘膜40优选包含聚酰亚胺。这是因为具有较高的绝缘性。另外，绝缘膜40的膜厚优选为25μm以上。绝缘膜40的膜厚越厚，越能够确保较高的耐电压。这是因为例如在作为绝缘膜40使用耐电压为400kv
·
mm
－1
的kapton(注册商标)的情况下，若膜厚为25μm以上，则能够确保10kv的耐电压。
44.另外，在绝缘膜40与半导体芯片10产生位置偏移的情况下，在从上方观察半导体装置100的情况下能够容易地识别位置偏移，因此能够容易地辨别不合格品。
45.根据本实施方式的半导体装置100，能够提供被小型化的半导体装置。
46.(第二实施方式)
47.本实施方式的半导体装置与第一实施方式的半导体装置的不同之处在于，第一绝缘膜以及第二绝缘膜包含阻焊剂。这里，省略与第一实施方式的半导体装置重复的记载。
48.图4a以及图4b是本实施方式的半导体装置110的示意图。图4a是本实施方式的半导体装置110的示意俯视图。图4b是图4a的a－a’截面上的本实施方式的半导体装置110的示意剖面图。
49.作为绝缘膜40，使用阻焊剂。将阻焊剂涂覆在各个布线30之上并干燥，形成绝缘膜40。具体而言，在布线30a之上设置绝缘膜40a，在布线30b之上设置绝缘膜40b，在布线30c之上设置绝缘膜40c，在布线30d之上设置绝缘膜40d，在布线30e之上设置绝缘膜40e，在布线30f之上设置绝缘膜40f，在布线30g之上设置绝缘膜40g，在布线30h之上设置绝缘膜40h，在布线30i之上设置绝缘膜40i，在布线30j之上设置绝缘膜40j，在布线30k之上设置绝缘膜40k，在布线30l之上设置绝缘膜40l，在布线30m之上设置绝缘膜40m，在布线30n之上设置绝缘膜40n，在布线30o之上设置绝缘膜40o。例如，优选使用膜厚20μm且能够确保耐电压1.2kv
的阻焊剂作为绝缘膜40。
50.在本实施方式的半导体装置110中，也能够提供被小型化的半导体装置。
51.(第三实施方式)
52.本实施方式的半导体装置与第一以及第二实施方式的半导体装置的不同之处在于，在底座面4与底面12之间设有绝缘膜50。这里，省略与第一以及第二实施方式的半导体装置的不同之处的记载。
53.图5是本实施方式的半导体装置120的示意剖面图。作为绝缘膜50，例如优选使用在第一实施方式的半导体装置100中使用的聚酰亚胺或者在第二实施方式的半导体装置110中使用的阻焊剂。另外，绝缘膜50的种类当然并不限定于此。
54.根据本实施方式的半导体装置120，也能够提供被小型化的半导体装置。
55.对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围、主旨中，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等效的范围内。

技术特征：
1.一种半导体装置，具备：底座，具有底座面；半导体芯片，具有比所述底座面大的底面，以所述底面的中央配置于所述底座面之上的方式设置；接合材料，设于所述底座面与所述底面之间；板状的第一布线，具有第一面，以所述第一面与所述底面的第一端部对置的方式设置，；板状的第二布线，具有第二面，以所述第二面与所述底面的第二端部对置的方式设置；第一绝缘膜，具有第三面和设于所述第三面的相反侧的第四面，所述第三面与所述第一端部相接，所述第四面与所述第一面相接；以及第二绝缘膜，具有第五面和设于所述第五面的相反侧的第六面，所述第五面与所述第二端部相接，所述第六面与所述第一面相接。2.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述底座面的高度、所述第一布线的上表面的高度以及所述第二布线的上表面的高度分别相等。3.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述接合材料具有导电性。4.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述接合材料包含芯片粘接膏。5.如权利要求4所述的半导体装置，其中，所述芯片粘接膏包含银膏或烧结膏。6.如权利要求4所述的半导体装置，其中，所述芯片粘接膏包含含有规定的金属材料的烧结材料以及规定的树脂。7.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一绝缘膜以及所述第二绝缘膜包含聚酰亚胺。8.如权利要求7所述的半导体装置，其中，所述第一绝缘膜的膜厚以及所述第二绝缘膜的膜厚为25μm以上。9.如权利要求7所述的半导体装置，其中，所述半导体装置还具备第三绝缘膜，该第三绝缘膜具有所述第一绝缘膜和所述第二绝缘膜，在从所述半导体芯片的上方观察的情况下，所述第三绝缘膜以包围所述半导体芯片的方式设置。10.如权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第一绝缘膜以及所述第二绝缘膜包含阻焊剂。11.如权利要求10所述的半导体装置，其中，所述第一绝缘膜与所述第二绝缘膜分离地设置。

技术总结
实施方式的半导体装置具备：底座，具有底座面；半导体芯片，具有比底座面大的底面，以底面的中央配置于底座面之上的方式设置；接合材料，设于底座面与底面之间；板状的第一布线，具有第一面，以第一面与底面的第一端部对置的方式设置；板状的第二布线，具有第二面，以第二面与底面的第二端部对置的方式设置；第一绝缘膜，具有第三面和设于第三面的相反侧的第四面，第三面与第一端部相接，第四面与第一面相接；以及第二绝缘膜，具有第五面和设于第五面的相反侧的第六面，第五面与第二端部相接，第六面与第一面相接。六面与第一面相接。六面与第一面相接。


技术研发人员：小池大辅
受保护的技术使用者：东芝电子元件及存储装置株式会社
技术研发日：2021.07.29
技术公布日：2022/3/8