半导体装置的制作方法

1.本发明涉及半导体装置。


背景技术：

2.近年来，伴随半导体元件的小型化以及表面积的减小化，有时无法在半导体元件之上键合足够根数的导线，每1根导线的电流密度增加。并且，由于由该电流密度的增加引起的导线的发热，有时损害半导体装置的可靠性。提出了各种用于解决这样的问题的技术。例如在专利文献1中提出了下述技术，即，通过在母线之上、半导体元件之上、母线之上对导线进行缝焊键合，从而在半导体元件之上键合通常的2倍根数的导线。
3.专利文献1：日本特开2009-206140号公报
4.但是，在专利文献1的技术中，设置有母线的绝缘层是与半导体元件分离地配置的。在这样的结构中，为了使得母线不会从绝缘层的上部错开，需要将绝缘层的尺寸设定得较大。其结果，存在半导体装置的小型化困难这一问题。


技术实现要素：

5.因此，本发明就是鉴于上述这样的问题而提出的，其目的在于提供能够实现半导体装置的小型化的技术。
6.本发明涉及的半导体装置具有：绝缘基板；第1半导体元件，其与所述绝缘基板连接；导电部件，其配置于所述绝缘基板之上，包含在俯视观察时相对于所述第1半导体元件而彼此位于相反侧、且彼此电连接的第1相对部分以及第2相对部分；第1导线，其连接于所述第1半导体元件之上以及所述第1相对部分之上；以及第2导线，其连接于所述第1半导体元件之上以及所述第2相对部分之上，在俯视观察时相对于所述第1导线与所述第1半导体元件之间的连接点而位于与所述第1导线相反侧。
7.发明的效果
8.根据本发明，第2导线在俯视观察时相对于第1导线与第1半导体元件之间的连接点而位于与第1导线相反侧，导电部件配置于连接有第1半导体元件的绝缘基板之上。根据这样的结构，能够使半导体装置小型化。
附图说明
9.图1是表示实施方式1涉及的半导体装置的概略结构的剖视图。
10.图2是表示实施方式1涉及的半导体装置的结构的俯视图。
11.图3是表示实施方式1涉及的半导体装置的结构的侧视图。
12.图4是表示实施方式1涉及的半导体装置的结构的电路图。
13.图5是表示实施方式2涉及的半导体装置的结构的俯视图。
14.图6是表示实施方式3涉及的半导体装置的结构的俯视图。
15.图7是表示实施方式3涉及的半导体装置的结构的俯视图。
16.图8是表示实施方式4涉及的半导体装置的结构的俯视图。
17.图9是表示实施方式4涉及的半导体装置的结构的侧视图。
18.图10是表示实施方式5涉及的半导体装置的结构的俯视图。
19.图11是表示实施方式6涉及的半导体装置的结构的俯视图。
20.图12是表示实施方式6涉及的半导体装置的结构的侧视图。
21.图13是表示实施方式6涉及的半导体装置的结构的俯视图。
22.图14是表示实施方式7涉及的半导体装置的结构的俯视图。
具体实施方式
23.以下，一边参照附图一边对实施方式进行说明。在以下各实施方式中说明的特征都是例示，并非所有特征都是必须的。另外，在以下所示的说明中，在多个实施方式中，对相同的结构要素标注相同或者类似的标号，主要对不同的结构要素进行说明。另外，在以下所记载的说明中，“上”、“下”、“左”、“右”、“表”或者“背”等特定的位置和方向并非必须与实际实施时的方向一致。
24.＜实施方式1＞
25.下面，对本实施方式1涉及的半导体装置是半导体模块的情况进行说明。图1是表示本实施方式1涉及的半导体装置的概略结构的剖视图。此外，该图1是表示半导体装置的概略结构的图，因此，与图2及其后的图稍微不同。
26.图1的半导体装置具有基座板11、壳体12、盖部13、外部控制端子21、外部连接端子22、绝缘基板31、第1半导体元件33a、控制用导线34、发射极导线35、连接用导线36、封装材料37和多个电路图案32。此外，虽然在图1中未图示，但与第1半导体元件33a同样地，半导体装置具有第2半导体元件33b。
27.壳体12配置于由铜等金属构成的基座板11之上，将基座板11的一部分包围。通过基座板11以及壳体12而形成将第1半导体元件33a等收容于内部空间的容器体。盖部13通过将壳体12的开口堵塞，从而将容器体的内部空间密封。
28.外部控制端子21以及外部连接端子22各自例如由金属板等构成。外部控制端子21的一端位于壳体12的外部，与半导体装置的外部(例如外部端子)连接。外部控制端子21的另一端位于壳体12的内部、即容器体的内部空间，与半导体装置的内部的结构要素连接。同样地，外部连接端子22的一端位于壳体12的外部，外部连接端子22的另一端位于壳体12的内部。
29.在绝缘基板31的上表面之上以及下表面之上配置有由金属构成的电路图案32。此外，在绝缘基板31的上表面配置有彼此分离的多个电路图案32。
30.绝缘基板31经由绝缘基板31的下表面侧的电路图案32和焊料38a而与基座板11的被壳体12包围的部分连接。
31.第1半导体元件33a经由上表面侧的电路图案32和焊料38b而与绝缘基板31连接。第1半导体元件33a例如是igbt(insulated gate bipolar transistor)以及mosfet(metal oxide semiconductor field effect transistor)等半导体开关元件。
32.控制用导线34将外部控制端子21中的位于内部空间的部分与在第1半导体元件33a之上配置的控制电极(例如栅极电极)连接。发射极导线35将在第1半导体元件33a之上
配置的被控制电极(例如发射极电极)与电路图案32连接。连接用导线36将连接有发射极导线35的电路图案32与外部连接端子22中的位于内部空间的部分连接。
33.封装材料37例如是凝胶，将绝缘基板31、第1半导体元件33a、控制用导线34、发射极导线35、连接用导线36以及多个电路图案32等封装。
34.图2是表示本实施方式1涉及的半导体装置的结构的俯视图，图3是表示本实施方式1涉及的半导体装置的结构的侧视图。此外，在图2及图3中图示了图1的结构的一部分。
35.图1的绝缘基板31的上表面侧的电路图案32包含图2的集电极图案32a、发射极图案32b和控制用图案32c。此外，例如能够形成具有1mm左右的宽度的图案的湿蚀刻被用于集电极图案32a、发射极图案32b以及控制用图案32c等电路图案32的形成。
36.集电极图案32a是经由焊料38b而与第1半导体元件33a连接的电路图案32。此外，在图2中，与第1半导体元件33a同样地，图示了经由焊料38b而与集电极图案32a连接的第2半导体元件33b。第2半导体元件33b例如是pnd(pn junction diode)以及sbd(schottky barrier diode)等二极管。
37.发射极图案32b是包含第1相对部分32b1以及第2相对部分32b2的导电部件。第1相对部分32b1以及第2相对部分32b2在俯视观察时相对于第1半导体元件33a而彼此位于相反侧。此外，在图2的例子中，第2相对部分32b2相对于第1半导体元件33a而位于第1相对部分32b1的正对面，但如后面所述那样，不限于此。第1相对部分32b1以及第2相对部分32b2彼此电连接，具有相同电位。
38.控制用图案32c仅与外部控制端子21和第1半导体元件33a之间的控制用导线34连接。
39.图1的发射极导线35包含图2的第1导线即第1发射极导线35a以及第2导线即第2发射极导线35b。
40.第1发射极导线35a连接于第1半导体元件33a的被控制电极之上以及第1相对部分32b1之上。第2发射极导线35b连接于第1半导体元件33a的被控制电极之上以及第2相对部分32b2之上。
41.并且，如图2所示，第2发射极导线35b在俯视观察时相对于第1发射极导线35a与第1半导体元件33a之间的连接点而位于与第1发射极导线35a相反侧。在本实施方式1中，在俯视观察时，第1发射极导线35a的延伸方向与第2发射极导线35b的延伸方向形成平角(180度的角度)。但是，也可以如在实施方式7中说明的那样，在俯视观察时，第1发射极导线35a的延伸方向与第2发射极导线35b的延伸方向形成钝角(大于90度且小于180度的角度)。
42.此外，在图2的例子中，第1发射极导线35a以及第2发射极导线35b是被缝焊键合的1根导线，但不限于此，也可以是分离的。
43.第2半导体元件33b也与第1半导体元件33a同样地，通过第1发射极导线35a而与第1相对部分32b1连接，通过第2发射极导线35b而与第2相对部分32b2连接。
44.图4是与图2的结构对应的电路图。第2半导体元件33b即二极管与第1半导体元件33a即半导体开关元件并联连接，作为续流二极管起作用。
45.此外，图4的集电极配线41相当于图2的集电极图案32a。图4的发射极配线42相当于图2的发射极图案32b、第1发射极导线35a以及第2发射极导线35b。图4的控制配线43相当于图2的控制用图案32c以及控制用导线34。
46.＜实施方式1的汇总＞
47.根据上述这样的本实施方式1涉及的半导体装置，第2发射极导线35b在俯视观察时相对于第1发射极导线35a与第1半导体元件33a之间的连接点而位于与第1发射极导线35a相反侧。根据这样的结构，能够将导线依此键合至大致排列于一条直线上的发射极图案32b、第1半导体元件33a以及发射极图案32b。因此，即使在通常无法向第1半导体元件33a键合足够根数的导线的情况下，也能够对导线进行键合。因此，能够不使半导体装置大型化地维持导线的根数以及导线的发热，因而能够提高导线配线的可靠性。
48.另外，在本实施方式1中，在连接有第1半导体元件33a的绝缘基板31之上配置发射极图案32b。由此，能够减小俯视观察时的第1半导体元件33a与发射极图案32b之间的绝缘用的空间，因而能够使半导体装置小型化。另外，发射极图案32b的布局的变更变得容易，因此，能够提高半导体装置的制造中的通用性。
49.此外，本实施方式1涉及的半导体装置具有控制用图案32c，但也可以不具有控制用图案32c。但是，通过具有控制用图案32c，能够提高设计布局的自由度，因而能够期待半导体装置的进一步小型化。另外，本实施方式1涉及的半导体装置具有第2半导体元件33b，但也可以不具有第2半导体元件33b。
50.＜实施方式2＞
51.图5是表示本实施方式2涉及的半导体装置的结构的俯视图，是与图2对应的图。
52.如图5所示，本实施方式2涉及的半导体装置具有多个第1半导体元件33a以及多个第2半导体元件33b，但不具有控制用图案32c。
53.多个第1半导体元件33a各自与实施方式1的第1半导体元件33a同样地，通过第1发射极导线35a以及第2发射极导线35b而与发射极图案32b连接。由此，多个第1半导体元件33a彼此通过多个第1发射极导线35a、多个第2发射极导线35b、以及发射极图案32b而并联连接，因而能够并联驱动。同样地，多个第2半导体元件33b彼此通过多个第1发射极导线35a、多个第2发射极导线35b、以及发射极图案32b而并联连接。
54.根据上述这样的本实施方式2涉及的半导体装置，能够实现多个第1半导体元件33a的并联驱动，因此能够期待半导体装置的大容量化。
55.＜实施方式3＞
56.图6及图7是表示本实施方式3涉及的半导体装置的结构的俯视图，是与图2对应的图。
57.在本实施方式3中，与实施方式2的图5的结构中具有控制用图案32c的结构相同。也可以如图6所示，在多个第1半导体元件33a各自设置有控制用图案32c，也可以如图7所示，在多个第1半导体元件33a设置有共用的1个控制用图案32c。根据这样的结构，与实施方式2的结构相比，能够提高设计布局的自由度，因而，能够期待半导体装置的小型化。
58.此外，如本实施方式3所示，在控制用图案32c配置于集电极图案32a等其它电路图案32的端部的情况下，能够降低控制用导线34与其它电路图案32电连接的可能性。
59.＜实施方式4＞
60.图8是表示本实施方式4涉及的半导体装置的结构的俯视图，是与图2对应的图。图9是表示本实施方式4涉及的半导体装置的结构的侧视图，是与图3对应的图。
61.如图9所示，在本实施方式4中，多个第1半导体元件33a的控制电极之间的控制用
导线34与控制电极缝焊键合。由此，在本实施方式4中，并非针对多个第1半导体元件33a分别设置多个控制用导线34，而是针对多个第1半导体元件33a设置1个控制用导线34。控制用导线34只要与大于或等于1个控制电极缝焊键合即可。根据上述这样的本实施方式4涉及的半导体装置，控制用导线34的配线变得容易。
62.另外，如图8所示，在本实施方式4中，控制用导线34从第1发射极导线35a中的远离第2发射极导线35b的一端至第2发射极导线35b中的远离第1发射极导线35a的一端为止之间的上方穿过。根据这样的结构，控制用导线34的配线变得容易。此外，也可以与图8的例子不同，在第1发射极导线35a以及第2发射极导线35b分离的情况下，构成为控制用导线34从第1发射极导线35a与第2发射极导线35b之间的部分的上方穿过。
63.＜实施方式5＞
64.图10是表示本实施方式5涉及的半导体装置的结构的俯视图，是与图2对应的图。
65.如图10所示，在本实施方式5中，第2半导体元件33b连接于第1半导体元件33a与第1相对部分32b1之间的第1发射极导线35a、或者第1半导体元件33a与第2相对部分32b2之间的第2发射极导线35b。
66.根据这样的本实施方式5涉及的半导体装置，第1半导体元件33a以及第2半导体元件33b共用第1发射极导线35a或者第2发射极导线35b。由此，能够减少半导体装置整体的导线的根数，因而能够期待半导体装置的小型化或者大容量化。
67.＜实施方式6＞
68.图11是表示本实施方式6涉及的半导体装置的结构的俯视图，是与图2对应的图。图12是表示本实施方式6涉及的半导体装置的结构的侧视图，是与图3对应的图。
69.实施方式1～5涉及的导电部件是包含第1相对部分32b1以及第2相对部分32b2的发射极图案32b。与此相对，本实施方式6涉及的导电部件如图11及图12所示包含发射极图案32b、第1铜块32b3以及第2铜块32b4，该发射极图案32b不包含第1相对部分32b1以及第2相对部分32b2。
70.如图12所示，第1铜块32b3以及第2铜块32b4对应于第1相对部分32b1以及第2相对部分32b2，经由焊料38c而配置于发射极图案32b之上。在仅通过焊料38c无法支撑第1铜块32b3以及第2铜块32b4的情况下，也可以如图12所示，在第1铜块32b3以及第2铜块32b4与集电极图案32a之间配置绝缘部件39。另外，也可以如图13所示，配置多个第1铜块32b3以及多个第2铜块32b4。
71.根据上述这样的本实施方式6涉及的半导体装置，能够使用不包含第1相对部分32b1以及第2相对部分32b2的发射极图案32b。由此，能够减小俯视观察时的第1半导体元件33a与第1相对部分32b1以及第2相对部分32b2之间的绝缘用的空间，因而能够使半导体装置小型化。
72.＜实施方式7＞
73.图14是表示本实施方式7涉及的半导体装置的结构的俯视图，是与图2对应的图。
74.在实施方式1～6中，在俯视观察时，第2相对部分32b2相对于第1半导体元件33a而位于第1相对部分32b1的正对面。并且，在俯视观察时，第1发射极导线35a的延伸方向与第2发射极导线35b的延伸方向形成平角。
75.与此相对，在本实施方式7中，如图14所示，在俯视观察时，相对于第1半导体元件
33a，第2相对部分32b2从第1相对部分32b1的正对面的位置错开。并且，第1发射极导线35a的延伸方向与第2发射极导线35b的延伸方向形成钝角，它们之间的角度θ大于90度且小于180度。
76.根据上述这样的本实施方式7涉及的半导体装置，能够提高设计布局的自由度而不损害导线配线的可靠性，因而能够期待半导体装置的小型化或者大容量化。
77.＜实施方式8＞
78.在本实施方式8中，第1半导体元件33a以及第2半导体元件33b的至少任一者包含宽带隙半导体。宽带隙半导体例如包含碳化硅(sic)、氮化镓(gan)、金刚石。根据这样的本实施方式8，能够期待半导体装置的小型化以及并联化。
79.此外，能够对各实施方式以及各变形例自由地进行组合，或者对各实施方式以及各变形例适当地进行变形、省略。
80.标号的说明
81.21外部控制端子，31绝缘基板，32b发射极图案，32b1第1相对部分，32b2第2相对部分，32b3第1铜块，32b4第2铜块，32c控制用图案，33a第1半导体元件，33b第2半导体元件，34控制用导线，35a第1发射极导线，35b第2发射极导线。