CN101032023B - 半导体装置 - Google Patents

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Kansai Electric Power Co Inc
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Kansai Electric Power Co Inc
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Abstract

用含有1种以上具有由硅氧烷(Si-O-Si键合体)形成的交联结构的含硅聚合物的合成高分子化合物包覆宽能隙半导体元件的外面。所述合成高分子化合物是例如具有选自Si-R1、Si-O-R2和Si-R3-OCOC(R4)＝CH2中一种或两种以上的反应基团(A’)、具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构、重均分子量1000以下的成分为20重量％以下的含硅聚合物。

Description

半导体装置
技术领域
本发明涉及具有高耐热性和高耐电压性的半导体装置。
背景技术
在用于转换电信号和电力的半导体装置中多使用硅(以下记为Si)半导体材料，正在进行着各种改良以便在更加苛酷的温度环境下也可以使用。作为其例子，可以举出搭载在人造卫星等上在宇宙中使用的半导体装置、搭载在计算机上高速高集成微处理装置。另外，作为其他的例子有搭载在控制数百毫瓦特以上电力的各种功率集成电路和汽车的发动机室上的IGBT等各种单个半导体装置等。另外，在发出各种波长的光的各种发光半导体装置中可使用化合物的半导体材料。即便在这种发光半导体装置中，也有为了得到更高强度的发光而提高电流密度的倾向，目前正在进行改良使得能够在比接合温度更高的苛酷温度环境下使用。
另一方面，碳化硅(以下记为SiC)等宽能隙半导体材料备受瞩目，其原因在于碳化硅具有能隙大于Si、绝缘击穿电场强度也比Si大约一个数量级等的优异物理特性。宽能隙半导体材料是适于在更苛酷的温度环境下使用的功率半导体装置的半导体材料，由该材料构成的半导体装置在近年来也正在被积极开发。
作为使用了SiC的高耐热·高耐电压的功率半导体装置的以往例，在2001年的国际学会论文集《Proceedings of 2001 InternationalSymposium on Power Semiconductor Devices & IC’s》的27页～30页(以下称为现有技术1)中公开了使用以下所示SiC二极管元件的装置。在该SiC二极管元件中，通过利用了外延生长技术的外延膜形成在SiC基板上注入电荷的pn结。利用台面腐蚀将基板端部区的外延膜除去后，通过离子注入形成衰减电场的终端部。具体地说，通过深度约1μm的台面腐蚀处理将0.7μm的p型外延层除去，在0.4μm的二氧化硅等无机物膜中形成钝化膜。在该以往例中，可以实现具有12kV～19kV高耐电压的SiC二极管元件。
图5为将上述以往例的SiC二极管元件装在封装内构成SiC二极管装置时的截面图。图中，在下面具有阴极端子92的金属制支撑体93的上面组装SiC二极管元件90，使其连接于该阴极电极97。在支撑体93上进一步设有通过绝缘物12保持绝缘、同时贯通支撑体93的阳极端子91。阳极端子91通过引线8连接于SiC二极管元件90的阳极电极96上。在支撑体93的上面设有金属制的盖子94使得将二极管元件90覆盖，将含有二极管元件90的封装的空间95密封。在该空间95中填充六氟化硫气体。在填充六氟化硫气体时，不设置图5中圆弧所示的、在后进行说明的包覆体100。
填充六氟化硫气体的理由如下所述。在阳极电极96与未被钝化膜98包覆的露出侧面90a之间，由于沿面距离短，因此在空气中易引起放电、不会提高耐电压。为了提高该耐电压，将在高电场中最不易放电的六氟化硫气体作为绝缘用气体填充在封装内。作为绝缘用气体使用氮气等惰性气体或氩气等稀有气体时，由于这些气体的最大绝缘破坏电场比六氟化硫气体小，因此施加高电压时在气体中引起放电。结果，SiC二极管元件90本身或者二氧化硅等的钝化膜98被破坏。因此，为了提高耐电压，填充即便在150℃左右的高温下也极其稳定的六氟化硫气体来防止放电、防止绝缘破坏。
专利文献1：日本专利第3395456号公报
专利文献2：日本专利第3409507号公报
非专利文献1：《Proceedings of 2001International Symposium onPower Semiconductor Devices & IC’s》的27页～30页
发明内容
发明所要解决的技术问题
六氟化硫气体作为绝缘用气体具有目前最优异的绝缘性，但由于含有氟，因此从防止地球温暖化的观点出发有避免使用的必要。特别是，为了得到高的绝缘性，必须使填充在半导体装置中的六氟化硫气体的压力在常温下达到2气压左右。如果在半导体装置的使用中温度上升，由于其压力升高至2气压以上，因此如果半导体装置的封装不是非常牢固则有爆炸或漏气的危险性。宽能隙半导体装置还有在500℃附近的高温下工作的情况，此时六氟化硫气体发生热膨胀、气体压力变得相当高。因此，具有封装的爆炸或漏气的危险性进一步增加，同时六氟化硫气体发生热分解，耐电压降低等的问题。
作为六氟化硫气体以外的物质、具有优异绝缘性的以往材料，有含有具有硅氧烷(Si-O-Si键合体)线状结构的聚甲基苯基硅氧烷的合成高分子化合物、具有硅氧烷的交联结构的聚苯基硅倍半氧烷的合成高分子化合物。前者通常称为硅橡胶(Si橡胶)。温度为150℃以下时，如图5所示，通过利用这些合成高分子化合物的包覆体100覆盖全部半导体元件(二极管元件90)可以确保高的绝缘性。
聚甲基苯基硅氧烷的耐热性虽然并不非常高，但如Si功率半导体元件那样，即使在接合温度150℃以下的范围内使用时并没有问题。但是，如使用了宽能隙半导体材料SiC的半导体元件那样，在200℃以上高温下使用时耐热性并不充分。在使用中如果SiC半导体元件的温度达到200℃以上，则聚甲基苯基硅氧烷的包覆体缺乏柔软性。另外，如果在空气中达到250℃以上则发生玻璃化，完全变得坚硬。因此，如果SiC半导体元件的温度返回至室温，则在聚甲基苯基硅氧烷的包覆体内部产生多个裂痕。另外，如果使通过聚甲基苯基硅氧烷包覆的元件在高温下、六氟化硫气体等惰性气体中长时间地工作，则发生重量减轻、在元件表面附近产生空隙或裂痕。推测这是由于聚甲基苯基硅氧烷的侧链甲基或苯基发生分解、蒸发。如果产生空隙或裂痕，则元件的表面保护变得不完全、漏电流增加。进而，在产生裂痕时，往往会损伤元件的钝化膜，结果漏电流大幅度地增加、甚至破坏半导体元件。如上所述，聚甲基苯基硅氧烷具有在低温下耐热性良好、在高温下其功能丧失的缺点。
另一方面，聚苯基硅倍半氧烷的耐热性优异，但由于脆、易有裂痕，因此难以制成很厚的膜。使用聚苯基硅倍半氧烷时，在元件表面上涂布达到数微米的厚度。但是，在数微米的厚度下耐电压有所限制，难以用于3kV以上高耐电压的半导体装置中。
本发明的目的在于提供通过作为耐热性、挠性优异的含硅固化性组合物的合成高分子覆盖半导体元件的高耐电压·高耐热半导体装置。
用于解决技术问题的方法
本发明的半导体装置的特征在于，具有至少1个半导体装置，利用合成高分子化合物覆盖上述半导体元件和用于使上述半导体元件电连接于外部机器的电连接装置的至少一部分。
上述合成高分子化合物的特征在于，该化合物是使含有下述(A)成分、(B)成分和(C)成分的各含硅聚合物中至少一个且含有下述(D)成分的催化剂的含硅固化性组合物热固化的固化物。
上述(A)成分是具有选自Si-R1、Si-O-R2和Si-R3-OCOC(R4)＝CH2中一种或两种以上的反应基团(A’)，具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构，重均分子量1000以下的成分为20重量％以下的含硅聚合物[上述R1和R2为可以含有亚烷基和/或亚芳基的碳原子数2～20的烯基、上述R3为碳原子数1～9的亚烷基和/或亚芳基、上述R4为氢或甲基]。
上述(B)成分是具有Si-H基、具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构、重均分子量1000以下的成分为20重量％以下的含硅聚合物。
上述(C)成分是具有选自Si-R1、Si-O-R2和Si-R3-OCOC(R4)＝CH2中一种或两种以上的反应基团(A’)、进一步具有Si-H基、具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构、重均分子量1000以下的成分为20重量％以下的含硅聚合物。
上述(D)成分是作为铂系催化剂的固化反应催化剂。
当上述含硅固化性组合物不含(C)成分时，优选含有(A)成分和(B)成分，且含有(D)成分。
上述含硅固化性组合物还可以含有(A)成分、(C)成分和(D)成分、不含(B)成分；还可以是含有(B)成分、(C)成分和(D)成分、不含(A)成分。
上述含硅固化性组合物还可以含有(C)成分和(D)成分，不含(A)成分和(B)成分。
本发明的高耐热半导体装置具有至少一个半导体元件，通过使具有以下特征的上述含硅固化性组合物热固化的合成高分子化合物将上述半导体元件和用于使上述半导体元件电连接于外部机器的电连接装置的至少一部分覆盖，其中所述特征为：包括了含硅固化性组合物所含(A)成分、(B)成分和(C)成分的含硅聚合物的芳基和亚芳基的总含量为0.1～50重量％。
进而，利用使含有金属氧化物微粉末作为(E)成分的上述含硅固化性组合物热固化的合成高分子化合物将上述半导体元件和用于使上述半导体元件电连接于外部机器的电连接装置的至少一部分覆盖。
上述合成高分子化合物在具有高绝缘性、即具有高耐电压特性的同时，与作为半导体元件的钝化膜使用的二氧化硅、氮化硅等无机物膜的亲和性特别好，牢固地附着在钝化膜的表面上。进而，与Si半导体、SiC或GaN等宽能隙半导体的亲和性也极好、具有牢固地附着在半导体元件表面上的优异接合性。
具有通过该接合性优异的合成高分子化合物覆盖的半导体元件的半导体装置具有高耐湿性，因此可以实现可靠性高的半导体装置。该合成高分子化合物与Si半导体、SiC或GaN等宽能隙半导体的亲和性极好。因此，即便在例如钝化膜上存在针孔等缺陷部、半导体层露出时，合成高分子化合物也可以作为直接保护半导体元件表面的钝化膜发挥作用，实现高可靠性。
使本发明的含硅固化性组合物热固化的合成高分子化合物与作为钝化膜使用的无机物、铜、铝和不锈钢等各种金属，环氧树脂，丙烯酸树脂和酚醛树脂等各种树脂和各种玻璃等的接合性极为良好，牢固地附着在它们上。因此，利用该合成高分子化合物的表面保护膜也牢固地、没有空隙地密合附着在半导体元件的金属电极、电连接装置和支撑体等上。结果可以得到高的耐湿性，因此可以实现具有高可靠性和高耐电压性能的半导体装置。
使本发明的含硅固化性组合物热固化的合成高分子化合物对紫外线和可见光的透光性高。为此，可以通过肉眼观察将合成高分子化合物涂布在半导体元件或电连接装置上时的状况。例如，可以通过肉眼确认不存在气泡或空隙等，同时有效地进行涂布操作。
对于本发明的使用了使含硅固化性组合物热固化的合成高分子化合物的化合物发光半导体装置、化合物光结合半导体装置、宽能隙发光功率半导体装置、宽能隙光结合功率半导体装置而言，可以同时满足即便在高温下也能够保护半导体元件的高温高耐压功能和即便在高温下也能够良好地透光的高效率光结合功能两方面。
发明的效果
根据本发明，制成了用使含硅固化性组合物热固化的合成高分子化合物覆盖构成半导体装置的半导体元件的至少上面和侧面的构成。该合成高分子化合物即便在高温下也具有耐电压性，同时与作为半导体材料及其钝化膜使用的二氧化硅或氮化硅等无机物膜的亲和性极好。因此，合成高分子化合物可以牢固地附着在半导体装置的元件的表面上，提高半导体装置的耐湿性。由于即便在高温下也不发生劣化，因此当在高温下使半导体装置工作时特别能够实现可靠性高的高耐电压特性。
附图说明
图1为本发明第1实施例的SiCpn二极管装置的截面图。
图2为本发明第2实施例的SiC-GTO晶闸管装置的截面图。
图3为本发明第2实施例的SiC-GTO晶闸管元件的垂直于图2纸面的面的截面图。
图4为本发明第3实施例的光结合宽能隙功率半导体装置的截面图。
图5为以往SiC二极管装置的截面图。
符号说明
1  阴极区
2  漂移区
3  阳极区
4  电场衰减终端区
5  钝化膜
6  阳极电极
7  阴极电极
8  引线
9  阳极端子
10 支撑体
11 阴极端子
12 绝缘玻璃
14 金属盖
15 氮等惰性气体
16、42、81 包覆体
21  阴极区
22  p基极区
23  p漂移层
24  n基极区
25  阳极区
27  钝化膜
29  阳极电极
31  栅电极
32  阴极电极
51  GaNnpn双极晶体管
52  SiC光电二极管
53  集电极区
54  基极区
55  发射极区
57  钝化膜
60  发光窗
80  受光部
具体实施方式
以下对本发明优选的实施方式进行说明。本发明的实施方式中，对于高耐热且高耐电压半导体装置而言，利用使含硅固化性组合物固化的合成高分子化合物包覆上述高耐热且高耐电压半导体装置中所含的半导体元件和将上述半导体元件电连接于外部机器的电连接装置的至少一部分。
本发明的上述含硅固化性组合物含有以下详细地说明的(A)成分、(B)成分和(C)成分中的至少一种含硅聚合物。当含硅固化性组合物不含(C)成分时，含有(A)成分和(B)成分两者。进而，含硅固化性组合物还含有(D)成分作为构成成分。
[(A)成分的说明]
首先，对(A)成分进行说明。本发明的(A)成分是一种含硅聚合物，具有一种或两种以上选自Si-R1、Si-O-R2和Si-R3-OCOC(R4)＝CH2[式中、R1和R2为可以含有亚烷基和/或亚芳基的碳原子数2～20的链烯基、R3为碳原子数1～9的亚烷基和/或亚芳基、R4为氢或甲基]中的反应基团(A’)，具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构，重均分子量1000以下的成分为20重量％以下。
反应基团(A’)的Si-R1的R1为链烯基，该链烯基可以直接键合在硅原子上，还可以介由亚烷基、亚芳基或者亚烷基和亚芳基键合在硅原子上。该链烯基(也可以含有亚烷基和/或亚芳基)的碳原子数为2～20，从耐热性的观点出发优选为2～5。从耐热性和固化性的观点出发，R1优选为乙烯基或烯丙基。
反应基团(A’)的Si-O-R2的R2为链烯基，该链烯基可以直接键合在氧原子上，还可以介由亚烷基、亚芳基或者亚烷基和亚芳基键合在氧原子上。该链烯基(也可以含有亚烷基和/或亚芳基)的碳原子数为2～20，从耐热性的观点出发优选为2～5。从耐热性和固化性的观点出发，R2优选为乙烯基或烯丙基。
反应基团(A’)的Si-R3-OCOC(R4)＝CH2中的R3为碳原子数1～9的亚烷基和/或亚芳基，优选为1～5。R4为氢或甲基，优选为氢。
(A)成分可以具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构，当然，Si-O-Si键还可以连续数个重复。另外，根据该交联结构，还可以具有梯状(阶梯状)、笼状、环状等结构。梯状(阶梯状)、笼状、环状等的结构全部都可以由Si-O-Si键形成，也可以是一部分由Si-O-Si键形成。
(A)成分是利用具有反应基团(A’)的烷氧基硅烷和/或氯硅烷的水解·缩合反应形成Si-O-Si的硅氧烷键而得到的。反应基团(A’)的导入可以使用具有反应基团(A’)的烷氧基硅烷和/或氯硅烷、还可以在进行没有反应基团(A’)的烷氧基硅烷和/或氯硅烷的水解·缩合反应制得聚合物后使用Si-OH或Si-Cl等反应性官能团将反应基团(A’)导入，还可以并用两者。
作为具有反应基团(A’)的烷氧基硅烷和氯硅烷的例子，可以举出二烯丙基二甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、二烯丙基二乙氧基硅烷、丁烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和将这些烷氧基硅烷的一部分或全部烷氧基被取代成氯的氯硅烷等，而且，烷氧基硅烷的烷氧基或氯硅烷的氯还可以被水解成为硅醇基。进而，还可以举出这些烷氧基硅烷和氯硅烷所具有的全部或一部分氢原子被取代为重氢的重氢化物或者被取代为氟原子的氟化物等，可以使用这些物质中的一种或者两种以上。特别是，作为从耐热性、电特性、固化性、力学特性、保存稳定性、处理性等方面出发优选的物质，可以举出三甲氧基乙烯基硅烷、二甲基甲氧基乙烯基硅烷、和它们的烷氧基取代为氯的氯硅烷等。
作为没有反应基团(A’)的烷氧基硅烷和氯硅烷，可以优选使用乙酰氧基甲基三甲氧基硅烷、苄基三乙氧基硅烷、双(三乙氧基甲硅烷基)甲烷、双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷、双(三乙氧基甲硅烷基)己烷、3-溴丙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷、氯苯基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、甲氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、甲苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三乙基乙氧基硅烷、三苯基乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷等。进而，还可以利用如1，4-双(二甲基甲氧基甲硅烷基)苯那样在两末端具有烷氧基甲硅烷基的有机硅烷。而且，可以举出这些烷氧基硅烷的一部分或全部烷氧基被取代为氯的氯硅烷等，另外，烷氧基硅烷的烷氧基或氯硅烷的氯还可以被水解为硅醇基。还可以举出这些烷氧基硅烷和氯硅烷所具有的全部或一部分氢原子被取代为重氢的重氢化物或者取代为氟原子的氟化物等，这些物质可以使用一种或两种以上。作为从耐热性、电特性、固化性、力学特性、保存稳定性、处理性等观点出发特别优选的物质，可以举出苯基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷等或者它们的烷氧基取代为氯的硅烷化合物。
用于得到(A)成分的含硅聚合物所使用的上述烷氧基硅烷和/或氯硅烷可以使用两种以上，还可以根据需要用其他金属醇化物、金属氯化物、金属络合物等处理或者与这些并用进行水解·缩合反应，在含硅聚合物中导入硅以外的元素，例如硼、镁、铝、磷、钛、铁、锌、锆、铌、锡、碲、钽等。另外，当(A)成分的含硅聚合物具有硅醇基时，其数量可以通过与烷基氯硅烷的反应来进行调整。作为烷基氯硅烷可以使用以三甲基氯硅烷为代表的单氯取代(单氯)硅烷。
上述烷氧基硅烷、氯硅烷的水解·缩合反应可以进行所谓的溶胶-凝胶反应，在无溶剂或溶剂中使用酸或碱等催化剂进行水解·缩合反应的方法。此时所用的溶剂没有特别限定，具体可以举出水、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、丙酮、甲乙酮二烷、四氢呋喃等，这些物质可以单独使用还可以混合两种以上使用。
烷氧基硅烷、氯硅烷的水解·缩合反应如下进行：烷氧基硅烷或氯硅烷利用水发生水解生成硅醇基(Si-OH基)，该生成的硅醇基之间、硅醇基与烷氧基或者硅醇基与氯硅烷基进行缩合，从而进行。为了快速地促进该水解反应，优选加入适量的水，还可以将催化剂溶解在水之后加入。另外，该水解反应还通过空气中的水分或者水以外的溶剂中所含微量的水进行。
在该水解·缩合反应中使用的酸、碱等催化剂只要是促进水解·缩合反应的物质则没有特别限定，具体地说，可以举出盐酸、磷酸、硫酸等无机酸类；醋酸、对甲苯磺酸、单异丙基磷酸酯等有机酸类；氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、铵等无机碱类；三甲胺、三乙胺、单乙醇胺、二乙醇胺等胺化合物(有机碱)类；钛酸四异丙酯、钛酸四丁酯等钛化合物类；二月桂酸二丁基锡、锡酸辛酯等锡化合物类；三氟硼烷等硼化合物类；三乙酰乙酸铝等铝化合物类；铁、钴、锰、锌等金属的氯化物以及这些金属的环烷酸盐和辛酸盐等金属羧酸盐等，这些物质可以单独使用还可以并用两种以上。
上述水解·缩合反应的顺序没有特别限定，可以举出在进行两种以上烷氧基硅烷或氯硅烷的水解·缩合反应时，可以在分别单独地一定程度地水解后混合两者进一步进行水解·缩合反应，还可以是混合所有物质后一次性地进行水解·缩合反应。
(A)成分的含硅聚合物中的反应基团(A’)在上述溶胶-凝胶反应中可以从氯硅烷和/或烷氧基硅烷中导入，还可以在溶胶-凝胶反应后重新导入。例如，在溶胶-凝胶反应后残留有Si-OH基和/或Si-Cl基，相对于这些基团分别使具有反应基团(A’)的氯硅烷和/或硅醇与其反应，从而通过共价键使其导入。
(A)成分的含硅聚合物可以如上所述那样，使用具有反应基团(A’)的烷氧基硅烷和/或氯硅烷、没有反应基团(A’)的烷氧基硅烷和/或氯硅烷，通过上述溶胶-凝胶反应得到，也可以是使如上同样得到的含硅聚合物前体之间反应而获得。在前体之间的反应中，可以利用反应基团(A’)的一部分，可以利用溶胶-凝胶反应，还可以利用Si-OH基和/或Si-Cl基。当然，还可以在使前体之间反应后导入反应基团(A’)，作为(A)成分的含硅聚合物。本发明中，通过使前体之一成为线状的聚硅氧烷化合物，可以优选地得到耐热性及处理性优异的固化性组合物。为了得到该前体的线状聚硅氧烷，还可以使用二官能的烷氧基硅烷和/或氯硅烷进行水解·缩合反应，作为二官能的烷氧基硅烷和氯硅烷的例子，可以举出二乙基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷等，进而还可以使用如1，4-双(二甲基甲氧基甲硅烷基)苯那样在两末端具有烷氧基甲硅烷基的有机硅烷，进而还可以举出这些烷氧基硅烷的一部分或全部烷氧基被取代为氯的氯硅烷等，烷氧基硅烷的烷氧基或氯硅烷的氯还可以被水解成为硅醇基。还可以举出这些烷氧基硅烷和氯硅烷所具有的全部或一部分氢原子被取代为重氢的重氢化物或者取代为氟原子的氟化物等，这些物质可以使用一种或两种以上。当然，该二官能的烷氧基硅烷和/或氯硅烷还可以含有反应基团(A’)。作为特别优选的物质可以举出二氯二甲基硅烷、二氯二苯基硅烷等。
从固化性和保存稳定性的观点出发，(A)成分的含硅聚合物所具有的反应基团(A’)的浓度优选为0.0001mmol/g～100mmol/g，更优选为0.001mmol/g～10mmol/g。
从固化性和保存稳定性的观点出发，(A)成分的含硅聚合物中的反应基团(A’)的数量优选为平均每1分子含硅聚合物为1个以上、每1个硅原子为1个以下。
从耐热性的观点出发，(A)成分的含硅聚合物的重均分子量1000以下的成分为20重量％以下，优选为10重量％，更优选为0重量％。
从耐热性和流动性等操作性的观点出发，(A)成分的重均分子量优选为5000～100万。
(A)成分的重均分子量的测定可以使用GPC，还可以换算为聚苯乙烯而求得。
本发明的含硅固化性组合物中的(A)成分含量可以考虑反应基团(A’)的数量、(B)成分中的Si-H基的数量等进行适当选择，从固化性的观点出发，优选为1～99重量％，更优选为35～50重量％。
[(B)成分的说明]
接着，对(B)成分进行说明。(B)成分为含硅聚合物，具有Si-H基，具有一处以上由Si-O-Si键构成的交联结构。重均分子量1000以下的成分为20重量％以下。
(B)成分只要具有一处以上由Si-O-Si键构成的交联结构即可，当然Si-O-Si键还可以连续多个重复。通过该交联结构例如还可以具有梯状(阶梯状)、笼状、环状等结构。梯状(阶梯状)、笼状、环状等结构既可以是全部由Si-O-Si键形成，也可以是一部分由Si-O-Si键形成。
(B)成分可以利用具有官能团Si-H基的烷氧基硅烷和/或氯硅烷的水解·缩合反应、通过形成Si-O-Si的硅氧烷键而获得。官能团Si-H基的导入可以使用具有Si-H基的烷氧基硅烷和/或氯硅烷、还可以在进行没有Si-H基的烷氧基硅烷和/或氯硅烷的水解·缩合反应制得聚合物后使用Si-OH或Si-Cl等反应性官能团将Si-H基导入，还可以并用两者。
作为具有官能团Si-H基的烷氧基硅烷和/或氯硅烷的例子，可以举出二甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、二乙氧基硅烷、苯基二甲氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、二甲基甲氧基硅烷、甲基甲氧基硅烷、二苯基甲氧基硅烷、苯基二乙氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、二甲基乙氧基硅烷、甲基乙氧基硅烷、二苯基乙氧基硅烷和这些烷氧基硅烷的烷氧基的一部分或全部取代为氯的氯硅烷等，进而，烷氧基硅烷的烷氧基或氯硅烷的氯还可以被水解成为硅醇基。进而，可以举出这些烷氧基硅烷和氯硅烷所具有的全部或一部分氢原子取代为重氢的重氢化物或者取代为氟原子的氟化物等，这些物质可以单独使用或使用两种以上。作为从耐热性、电特性、固化性、力学特性、保存稳定性、处理性等方面出发特别优选的物质，可以举出甲基甲氧基硅烷、二甲基甲氧基硅烷、二苯基甲氧基硅烷、苯基甲基甲氧基硅烷等或者它们的烷氧基取代为氯的硅烷化合物。
作为没有官能团Si-H基的烷氧基硅烷和氯硅烷的例子，可以举出乙酰氧基甲基三甲氧基硅烷、苄基三乙氧基硅烷、双(三乙氧基甲硅烷基)甲烷、双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷、双(三乙氧基甲硅烷基)己烷、3-溴丙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷、氯苯基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、甲氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、甲苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三乙基乙氧基硅烷、三苯基乙氧基硅烷以及这些烷氧基硅烷的一部分或全部烷氧基被取代为氯的氯硅烷等，而且烷氧基硅烷的烷氧基或者氯硅烷的氯还可以被水解成为硅醇基。还可以举出这些烷氧基硅烷和氯硅烷所具有的全部或部分氢原子被取代为重氢的重氢化物或者取代为氟原子的氟化物等，这些物质可以单独使用或者使用两种以上。作为从耐热性、电特性、固化性、力学特性、保存稳定性、处理性等的观点出发特别优选的物质，可以举出苯基甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷等或者它们的烷氧基取代为氯的硅烷化合物。
用于获得(B)成分的含硅聚合物所使用的上述烷氧基硅烷和/或氯硅烷可以使用两种以上，还可以根据需要利用其他金属醇化物、金属氯化物、金属络合物等进行处理或者并用上述物质进行水解·缩合反应在含硅聚合物中导入硅以外的元素，例如硼、镁、铝、磷、钛、铁、锌、锆、铌、锡、碲、钽等。当(B)成分的含硅聚合物具有硅醇基时，其数量可以通过与烷基氯硅烷的反应来进行调整。作为烷基氯硅烷可以使用以三甲基氯硅烷为代表的单氯取代(单氯)硅烷。
这些烷氧基硅烷或氯硅烷的水解·缩合反应如在上述(A)成分中说明的那样，可以进行上述溶胶-凝胶反应，通过上述反应机理进行。为了进行该反应，优选如上所述添加适量的水。另外，还可以使用上述水解·缩合反应促进用的各种催化剂。优选的例子例如为在加入促进水解·缩合反应的酸催化剂在酸性下(pH7以下)进行反应后，加入促进水解·缩合反应的碱催化剂在中性或碱性下进行反应的方法。该水解·缩合反应的顺序也如上所述没有限制。
(B)成分的含硅聚合物中的官能团Si-H基还可以在上述溶胶-凝胶反应中从氯硅烷和/或烷氧基硅烷中导入，还可以在溶胶-凝胶反应后重新导入。例如，在溶胶-凝胶反应后残留了Si-OH基和/或Si-Cl基，相对于这些基团分别使具有官能团Si-H基的氯硅烷和/或硅醇基反应，从而通过共价键使其导入。
(B)成分的含硅聚合物如上所述，可以使用具有官能团Si-H基的烷氧基硅烷和/或氯硅烷、没有官能团Si-H的烷氧基硅烷和/或氯硅烷，通过上述溶胶-凝胶反应而获得，还可以使同样获得的含硅聚合物前体之间反应而获得。在前体之间的反应中，可以利用官能团Si-H的一部分，可以利用溶胶-凝胶反应，还可以利用Si-OH基和/或Si-Cl基。当然，还可以在使前体之间反应后导入官能团Si-H作为(B)成分的含硅聚合物。本发明中，通过使前体之一成为线状的聚硅氧烷化合物，可以优选地得到耐热性及处理性优异的固化性组合物。为了得到该前体的线状聚硅氧烷，还可以使用二官能的烷氧基硅烷和/或氯硅烷进行水解·缩合反应，作为二官能的烷氧基硅烷和氯硅烷的例子，可以举出二乙基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷等，进而还可以使用如1，4-双(二甲基甲氧基甲硅烷基)苯那样在两末端具有烷氧基甲硅烷基的有机硅烷，进而还可以举出这些烷氧基硅烷的一部分或全部烷氧基被取代为氯的氯硅烷等，烷氧基硅烷的烷氧基或氯硅烷的氯还可以被水解成为硅醇基。还可以举出这些烷氧基硅烷和氯硅烷所具有的全部或一部分氢原子被取代为重氢的重氢化物或者取代为氟原子的氟化物等，这些物质可以使用一种或两种以上。当然，该二官能的烷氧基硅烷和/或氯硅烷还可以含有官能团Si-H。作为特别优选的物质可以举出二氯二甲基硅烷、二氯二苯基硅烷等。
从固化性和保存稳定性的观点出发，(B)成分的含硅聚合物所具有的官能团Si-H的浓度优选为0.0001mmol/g～100mmol/g，更优选为0.001mmol/g～10mmol/g。
(B)成分的含硅聚合物中的官能团Si-H的数量优选为平均每1分子含硅聚合物为1个以上、每1个硅原子为1个以下。
从耐热性的观点出发，(B)成分的含硅聚合物的重均分子量1000以下的成分为20重量％以下，优选为10重量％，更优选为0重量％。
从耐热性和操作性的观点出发，(B)成分的重均分子量优选为5000～100万。
(B)成分的重均分子量的测定可以使用GPC，还可以换算为聚苯乙烯而求得。
本发明的含硅固化性组合物中的(B)成分含量可以考虑Si-H基的数量、(A)成分中的反应基团(A’)的数量等进行适当选择，从固化性的观点出发，例如优选为1～99重量％，更优选为35～50重量％。
[(C)成分的说明]
接着，对(C)成分进行说明。(C)成分为含硅聚合物，具有一种或两种以上选自Si-R1、Si-O-R2和Si-R3-OCOC(R4)＝CH2[式中、R1和R2为可以含有亚烷基和/或亚芳基的碳原子数2～20的链烯基、R3为碳原子数1～9的亚烷基和/或亚芳基、R4为氢或甲基]中的反应基团(A’)，具有Si-H基，具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构。重均分子量1000以下的成分为20重量％以下。
反应基团(A’)的Si-R1的R1为链烯基，该链烯基可以直接键合在硅原子上，还可以介由亚烷基、亚芳基或者亚烷基和亚芳基键合在硅原子上。该链烯基(也可以含有亚烷基和/或亚芳基)的碳原子数为2～20，从耐热性的观点出发优选为2～5。从耐热性和固化性的观点出发，R1优选为乙烯基或烯丙基。
反应基团(A’)的Si-O-R2的R2为链烯基，该链烯基可以直接键合在氧原子上，还可以介由亚烷基、亚芳基或者亚烷基和亚芳基键合在氧原子上。该链烯基(也可以含有亚烷基和/或亚芳基)的碳原子数为2～20，从耐热性方面出发优选为2～5。从耐热性和固化性的观点出发，R2优选为乙烯基或烯丙基。
反应基团(A’)的Si-R3-OCOC(R4)＝CH2中的R3为碳原子数1～9的亚烷基和/或亚芳基，优选为1～5。R4为氢或甲基，优选为氢。
(C)成分可以具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构，当然，Si-O-Si键还可以数个连续重复。另外，根据该交联结构，还可以具有梯状(阶梯状)、笼状、环状等结构。梯状(阶梯状)、笼状、环状等的结构可以是全部由Si-O-Si键形成，也可以是一部分由Si-O-Si键形成。
(C)成分是利用具有反应基团(A’)的烷氧基硅烷和/或氯硅烷以及具有Si-H基的烷氧基硅烷和/或氯硅烷的水解·缩合反应形成Si-O-Si的硅氧烷键而得到的。当然可以使用具有反应基团(A’)和Si-H基两者的烷氧基硅烷和/或氯硅烷，还可以是并用两种。反应基团(A’)、Si-H基的导入可以使用具有反应基团(A’)和/或Si-H基的烷氧基硅烷和/或氯硅烷、还可以在进行没有反应基团(A’)和/或Si-H基的烷氧基硅烷和/或氯硅烷的水解·缩合反应制得聚合物后使用Si-OH或Si-Cl等反应性官能团将反应基团(A’)和/或Si-H基导入，还可以并用两者的方法。
作为具有反应基团(A’)的烷氧基硅烷和氯硅烷的例子，可以举出二烯丙基二甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、二烯丙基二乙氧基硅烷、丁烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和将这些烷氧基硅烷的一部分或全部烷氧基被取代成氯的氯硅烷等，而且，烷氧基硅烷的烷氧基或氯硅烷的氯还可以被水解成为硅醇基。进而，还可以举出这些烷氧基硅烷和氯硅烷所具有的全部或一部分氢原子被取代为重氢的重氢化合物或者被取代为氟原子的氟化物等，这些物质可以单独使用或者使用两种以上。作为从耐热性、电特性、固化性、力学特性、保存稳定性、处理性等方面出发特别优选的物质，可以举出三甲氧基乙烯基硅烷、二甲基甲氧基乙烯基硅烷、它们的烷氧基取代为氯的氯硅烷等。
作为具有官能团Si-H基的烷氧基硅烷和/或氯硅烷的例子，可以举出二甲氧基硅烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、二乙氧基硅烷、苯基二甲氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、二甲基甲氧基硅烷、甲基甲氧基硅烷、二苯基甲氧基硅烷、苯基二乙氧基硅烷、甲基二乙氧基硅烷、二甲基乙氧基硅烷、甲基乙氧基硅烷、二苯基乙氧基硅烷和这些烷氧基硅烷的一部分或全部烷氧基被取代为氯的氯硅烷等，进而，烷氧基硅烷的烷氧基或氯硅烷的氯还可以被水解成为硅醇基。进而，还可以举出这些烷氧基硅烷和氯硅烷所具有的全部或一部分氢原子被取代为重氢的重氢化物或者取代为氟原子的氟化物等，这些物质可以单独使用或使用两种以上。作为从耐热性、电特性、固化性、力学特性、保存稳定性、处理性等方面出发特别优选的物质，可以举出甲基甲氧基硅烷、二甲基甲氧基硅烷、二苯基甲氧基硅烷、苯基甲基甲氧基硅烷等或者它们的烷氧基取代为氯的硅烷化合物。
作为同时具有反应基团(A’)和官能团Si-H基的烷氧基硅烷、氯硅烷的例子，可以举出二甲氧基乙烯基硅烷、二乙氧基乙烯基硅烷、甲基甲氧基乙烯基硅烷、苯基甲氧基乙烯基硅烷、甲基乙氧基乙烯基硅烷、苯基乙氧基乙烯基硅烷、二甲氧基烯丙基硅烷、二乙氧基烯丙基硅烷、甲基甲氧基烯丙基硅烷、苯基甲氧基烯丙基硅烷、甲基乙氧基烯丙基硅烷、苯基乙氧基烯丙基硅烷和这些烷氧基硅烷的一部分或全部烷氧基被取代为氯的氯硅烷等，进而，烷氧基硅烷的烷氧基或氯硅烷的氯还可以被水解成为硅醇基。进而，还可以举出这些烷氧基硅烷和氯硅烷所具有的全部或一部分氢原子被取代为重氢的重氢化物或者取代为氟原子的氟化物等，这些物质可以单独使用或使用两种以上。作为从耐热性、电特性、固化性、力学特性、保存稳定性、处理性等方面出发特别优选的物质，可以举出甲基甲氧基乙烯基硅烷、苯基甲氧基乙烯基硅烷、二甲氧基乙烯基硅烷等或者它们的烷氧基被取代为氯的硅烷化合物。
作为没有反应基团(A’)和Si-H基的烷氧基硅烷和氯硅烷，可以优选使用乙酰氧基甲基三甲氧基硅烷、苄基三乙氧基硅烷、双(三乙氧基甲硅烷基)甲烷、双(三乙氧基甲硅烷基)乙烷、双(三乙氧基甲硅烷基)己烷、3-溴丙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷、氟苯基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、甲氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、甲苯基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、三乙基乙氧基硅烷、三苯基乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷等。进而，还可以利用如1，4-双(二甲基甲氧基甲硅烷基)苯那样在两末端具有烷氧基甲硅烷基的有机硅烷。而且，可以举出这些烷氧基硅烷的一部分或全部烷氧基被取代为氯的氯硅烷等，进而，烷氧基硅烷的烷氧基或氯硅烷的氯还可以被水解成为硅醇基。还可以举出这些烷氧基硅烷和氯硅烷所具有的全部或一部分氢原子被取代为重氢的重氢化物或者取代为氟原子的氟化物等，这些物质可以单独使用或者使用两种以上。作为从耐热性、电特性、固化性、力学特性、保存稳定性、处理性等观点出发特别优选的物质，可以举出苯基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷等或者它们的烷氧基被取代为氯的硅烷化合物。
用于得到(C)成分的含硅聚合物所使用的上述烷氧基硅烷和/或氯硅烷只要是在(C)成分中含有反应基团(A’)和官能团Si-H基两者即可，可以使用两种以上，还可以根据需要用其他金属醇化物、金属氯化物、金属络合物等进行处理或者与上述物质并用进行水解·缩合反应，在含硅聚合物中混合硅以外的元素，例如硼、镁、铝、磷、钛、铁、锌、锆、铌、锡、碲、钽等。另外，当(C)成分的含硅聚合物具有硅醇基时，其数量可以通过与烷基氯硅烷的反应来进行调整。作为烷基氯硅烷可以使用以三甲基氯硅烷为代表的单氯取代(单氯)硅烷。
上述烷氧基硅烷、氯硅烷的水解·缩合反应可以如在上述(A)成分和(B)成分中说明地那样进行上述溶胶-凝胶反应，利用上述反应机理进行。为了促进该反应，优选如上所述地加入适量的水。还可以使用上述水解·缩合反应促进用的各种催化剂。优选的例子例如为在加入促进水解·缩合反应的酸催化剂于酸性下(pH7以下)促进反应后，加入促进水解·缩合反应的碱催化剂在中性或碱性下进行反应的方法。该水解·缩合反应的顺序如上所述没有限定。
(C)成分的含硅聚合物中的反应基团(A’)和/或官能团Si-H基在上述溶胶-凝胶反应中可以从氯硅烷和/或烷氧基硅烷中导入，还可以在溶胶-凝胶反应后重新导入。例如，在溶胶-凝胶反应后残留有Si-OH基和/或Si-Cl基，相对于这些基团分别使具有反应基团(A’)和/或官能团Si-H基的氯硅烷和/或硅醇反应，从而通过共价键使其导入。
(C)成分的含硅聚合物可以如上所述那样，使用具有反应基团(A’)和/或官能团Si-H基的烷氧基硅烷和/或氯硅烷、没有反应基团(A’)和官能团Si-H基的烷氧基硅烷和/或氯硅烷，通过上述溶胶-凝胶反应得到，也可以是使如上同样得到的含硅聚合物前体之间反应而获得。在前体之间的反应中，可以利用反应基团(A’)和/或官能团Si-H基的一部分，可以利用溶胶-凝胶反应，还可以利用Si-OH基和/或Si-Cl基。当然，还可以在使前体之间反应后导入反应基团(A’)和/或官能团Si-H基作为(C)成分的含硅聚合物。本发明中，通过使前体之一成为线状的聚硅氧烷化合物，可以优选地得到耐热性及处理性优异的固化性组合物。为了得到该前体的线状聚硅氧烷还可以使用二官能的烷氧基硅烷和/或氯硅烷进行水解·缩合反应，作为二官能的烷氧基硅烷和氯硅烷的例子，可以举出二乙基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、苯基甲基二乙氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷等，进而还可以使用如1，4-双(二甲基甲氧基甲硅烷基)苯那样在两末端具有烷氧基甲硅烷基的有机硅烷，进而还可以举出这些烷氧基硅烷的一部分或全部烷氧基被取代为氯的氯硅烷等，烷氧基硅烷的烷氧基或氯硅烷的氯还可以被水解成为硅醇基。还可以举出这些烷氧基硅烷和氯硅烷所具有的全部或一部分氢原子被取代为重氢的重氢化物或者取代为氟原子的氟化物等，这些物质可以单独使用或者使用两种以上。当然，该二官能的烷氧基硅烷和/或氯硅烷还可以含有反应基团(A’)和/或官能团Si-H基。作为特别优选的物质可以举出二氯二甲基硅烷、二氯二苯基硅烷等。
从固化性和保存稳定性的观点出发，(C)成分的含硅聚合物所具有的反应基团(A’)的浓度优选为0.0001mmol/g～100mmol/g，更优选为0.001mmol/g～10mmol/g。从固化性和保存稳定性的观点出发，(C)成分的含硅聚合物所具有的官能团Si-H的浓度优选为0.0001mmol/g～100mmol/g，更优选为0.001mmol/g～10mmol/g。
从固化性和保存稳定性的观点出发，(C)成分的含硅聚合物中的反应基团(A’)的数量优选为平均每1分子含硅聚合物为1个以上、每1个硅原子为1个以下。(C)成分的含硅聚合物中的官能团Si-H基的数量优选为平均每1分子含硅聚合物为1个以上、每1个硅原子为1个以下。
从耐热性的观点出发，(C)成分的含硅聚合物的重均分子量1000以下的成分为20重量％以下，优选为10重量％，更优选为0重量％。
从耐热性和操作性的观点出发，(C)成分的重均分子量优选为5000～100万。(C)成分的重均分子量的测定可以使用GPC，还可以换算为聚苯乙烯而求得。
本发明的含硅固化性组合物中的(C)成分含量可以考虑(C)成分中的反应基团(A’)和/或官能团Si-H的数量、当含有(A)成分和/或(B)成分时，考虑它们所具有的反应基团(A’)和/或官能团Si-H的数量等进行适当选择，当不含(A)成分和(B)成分的两者时，从固化性的观点出发，例如优选为1～99重量％。
接着，对(A)成分、(B)成分和(C)成分的含硅聚合物的优选芳基和亚芳基的总含量进行说明。本发明中，发明人等发现含硅固化性组合物所含的含硅聚合物的芳基和亚芳基的总含量对于耐热性和处理性具有很大影响。即，通过含有芳基或亚芳基，耐热性变得良好，如果含量过多则流动性变差对处理性造成影响。
详细地说，从耐热性和处理性的观点出发，本发明的含硅固化性组合物所含(A)成分、(B)成分和(C)成分的含硅聚合物的芳基和亚芳基的总含量优选为0.1～50重量％、更优选为1～25重量％、进一步优选为5～15重量％。上述总含量如果超过50重量％，则流动性变差处理性变差。
不含(C)成分时的(A)成分和(B)成分的芳基和亚芳基总含量的比例[(A)成分的芳基和亚芳基的总含量：(B)成分的芳基和亚芳基的总含量]以重量比优选为0.5～1.5∶0.5～1.5，更优选为0.8～1.2∶0.8～1.2。
作为芳基、亚芳基的例子优选为苯基或亚苯基。
[(D)成分的说明]
接着，对作为本发明中(D)成分的铂类催化剂的固化反应催化剂进行说明。
(D)成分的铂类催化剂是含有促进氢化甲硅烷化反应的铂、钯和铑一种以上金属的众所周知的催化剂。作为这些氢化甲硅烷化反应用催化剂使用的铂类催化剂，可以举出以铂-羰基乙烯基甲基络合物、铂-二乙烯基四甲基二硅氧烷络合物、铂-环乙烯基甲基硅氧烷络合物、铂-辛醛络合物等铂类催化剂为代表的含有作为同是铂类金属的钯、铑等来代替铂的化合物，这些物质可以单独使用还可以使用两种以上。从固化性的观点出发，特别优选含有铂，具体地说，优选为铂-羰基乙烯基甲基络合物。另外，三(三苯基膦)氯化铑(I)等的含有上述铂类金属的所谓Wilkinson催化剂也包括在本发明的铂类催化剂中。
从固化性和保存稳定性的观点出发，本发明的含硅固化性组合物中的(D)成分含量优选为5重量％以下，更优选为0.0001～1.0重量％。如果(D)成分的含量超过5重量％，则有含硅固化性组合物的稳定性变得不足的倾向。
[(E)成分的说明]
上述含硅固化性组合物优选还含有金属氧化物的微粉末作为(E)成分。(E)成分的金属氧化物微粉末是指所谓的填充剂、矿物等无机材料或将它们有机改性的物质。例如，可以是胶质二氧化硅、二氧化硅填充物、胶质二氧化硅、云母或蒙脱石等矿物，氧化铝或氧化锌等金属氧化物等，通过有机改性处理等使这些物质改性后的物质。云母含有Al、Ba、Ca、Fe、K、Li、Mg、Na、Si等金属元素。通过加入这些金属氧化物的微粉末可以得到适合的各物性。作为特别优选的物质，可以举出二氧化硅微粉末。从耐热性的观点出发，这些金属氧化物的微粒子的粒径优选为100μm以下，更优选为50μm以下。
从耐热性和操作性的观点出发，该含硅固化性组合物中的(E)成分含量优选为90重量％以下，更优选为50重量％以下。
在该含硅固化性组合物中还可以配合无自由基净化剂作为任意的成分。此时的无自由基净化剂只要是抗氧化剂、稳定剂等抗氧化性物质即可，例如可以举出三乙二醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]、二丁基羟基甲苯(BHT)、2，6-二叔丁基-对甲酚(DBPC)等。
从耐热性、电特性、固化性、力学特性、保存稳定性和操作性的观点出发，该含硅固化性组合物中的上述无自由基净化剂的含量优选为0.1～50重量％，更优选为1～30重量％。
本发明的含硅固化性组合物如果混合有(A)成分、(B)成分和(C)成分中至少一种含硅聚合物(不含(C)成分时为(A)成分和(B)成分两者)和(D)成分的铂类催化剂，则可以通过加热而使其固化。作为固化方法有在要使用前混合这些成分进行加热的方法。在想将全部成分混合后使其固化时，有加热后使其固化的方法，可以使用任何一种方法。
使其固化时的加热温度为0～300℃的范围，更优选为100～200℃的范围。固化时间为0.1～10小时的范围，更优选为1～6小时。通过在这些固化反应条件下进行固化反应，可以从本发明的含硅固化性组合物中获得具有耐热性、耐裂痕性等优异性能的固化物(合成高分子化合物)。
本发明的含硅固化性组合物在室温(25℃)下具有良好的流动性，操作性优异。另外，使该含硅固化性组合物固化的固化物(合成高分子化合物)，耐热性和耐裂痕性优异。详细地说，可以优选地得到导致固化物的5重量％的重量减少温度为300℃以上、优选370℃以上的固化物。另外，可以优选地得到少有裂痕发生的固化物。对于流动性而言，室温(25℃)下使用E型粘度计测定的粘度优选为50Pa·S以下，更优选为10Pa·S以下。
本发明的含硅固化性组合物通过作为(D)成分的铂类催化剂的固化反应催化剂的效果，利用反应基团(A’)和Si-H基的反应进行的固化反应迅速地进行。因此，所得固化物(合成高分子化合物)具有优异的物性，特别是耐热性、耐溶剂性和耐碱性优异。进而，该硅固化性组合物的组成均匀、透明，因此紫外线等光的透过性良好，通过添加光反应性的催化剂还可以进行光固化。当然，还可以进一步混合光反应性的单体或树脂，(A)成分、(B)成分和(C)成分的任意一种以上具有光反应性基团都可。进而，可以得到耐候性、硬度、耐污染性、阻燃性、耐湿性、阻气性、挠性、拉伸和强度、电绝缘性、低电容率性等力学特性，光学特性和电特性等优异的材料。
本发明的含硅固化性组合物中除了上述的(A)、(B)、(C)、(D)和(E)各成分之外，还可以在不损害作为本发明目的的性能的范围内混合其他公知的各种树脂、填充剂、添加剂等作为上述以外的任意成分。进而，还可以在(A)成分、(B)成分和(C)成分中任意一种以上键合各种有机官能团、进而赋予功能。另外，还可以制作将该含硅固化性组合物或其固化物作为基质，在其中分散有其他有用化合物的高功能复合材料。
作为可以任意混合的各种树脂的例子，可以举出聚酰亚胺树脂、聚乙二醇或聚丙二醇等聚醚树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、蜜胺树脂、聚酰胺树脂、聚苯硫醚树脂等。
作为可以任意混合的添加剂的例子，可以举出紫外线吸收剂、防静电剂、抗氧化剂等。
通过将上述详细说明的含硅固化性组合物热固化，可以得到本发明的合成高分子化合物。
以下，参照图1～图4说明本发明的高耐热半导体装置的优选实施例。各图中，为了容易地理解各要素的构成，图示的各要素的尺寸与实际尺寸并不相符。各实施例中，“半导体装置”是指将半导体元件装在封装内，利用引线将半导体元件的各电极分别连接在电极端子上的装置。
《第1实施例》
参照图1说明本发明的第1实施例的高耐热半导体装置。
本发明的第1实施例的半导体装置是具有高耐热且高耐电压的SiC(碳化硅)pn二极管元件(以下略记为SiC二极管元件)的SiCpn二极管装置。
图1为本发明第1实施例的耐电压7kV的SiCpn二极管装置的截面图。图1中，SiCpn二极管装置中所含的SiC二极管元件13具有以下构成。在厚度约为300μm的高杂质浓度的n型SiC阴极区1的上面形成厚度约为80μm的低杂质浓度的n型SiC漂移层2。在阴极区1的下面形成阴极电极7。在漂移层2的中央区上形成了形成主结的p型SiC阳极区3。在阳极区3上形成阳极电极6。在阳极区3的周围形成了p型电场衰减区4。在含有阳极区3和电场衰减区4的SiC二极管元件13的上面形成按顺序层压有二氧化硅层、氮化硅层、二氧化硅层的3层结构的表面保护膜5。阳极电极6通过作为电连接装置的金引线8连接在阳极端子9的上端9a上。图1中引线8仅示出一根，但引线8可以根据流过引线8的电流值并联多个。
阳极电极7在保持电连接的情况下安装在构成封装的金属支撑体10上。支撑体10上连接有阴极端子11。阳极端子9和阴极端子11连接在外部装置等的配线上。阳极端子9和支撑体10介由高熔点的绝缘玻璃12在保持绝缘的同时被固定。引线8、阳极端子和阴极端子11为“电连接装置”。在支撑体10的上面设置有金属制的盖14使得覆盖SiC二极管元件13，将含有SiC二极管元件13的封装内的空间15密封。设置合成高分子化合物的包覆体16使得覆盖空间15内的SiC二极管元件13和引线8的一部分。在空间15内例如封入氮气。
以下说明本实施例SiCpn二极管装置制造方法的一例。图1中，使用含有金硅的高温软钎料将预先制作的SiC二极管元件13软钎焊固定在支撑体10上面的规定位置。使用引线焊接装置使直径80微米的金线(多根)的引线8的两端分别连接在阳极金属电极6和阳极端子9的上端9a上。
接着，涂布上述含硅固化性组合物使其覆盖整个SiC二极管元件13以及与引线8的阳极金属电极6的连接部附近并使其固化，形成合成高分子化合物的包覆体16。
该含硅固化性组合物通过以下说明的合成工序1～合成工序5合成。
[合成工序1]
在100份甲基三乙氧基硅烷中加入86份0.4％的磷酸水溶液，保持在10～15℃搅拌3个小时。在该反应液中加入80份乙醇，利用氢氧化钠水溶液将反应液中和后，在60℃下搅拌30分钟。反应后，加入900份的甲苯，同时将溶剂中的乙醇和水蒸馏除去，得到含硅聚合物前体-1。利用GPC分析的结果为：含硅聚合物前体-1的分子量Mw＝5000。分子量是在以下测定条件下换算为聚苯乙烯求得的。以下合成工序的GPC测定也在相同条件下进行。
分子量的测定条件如下所述。
色谱柱：东ソ一株式会社生产TSK-GEL MULTIPORE HXL M、7.8mm×300mm、展开溶剂：四氢呋喃
[合成工序2]
混合90份二氯二甲基硅烷和9份二氯二苯基硅烷，滴加到100份离子交换水和100份甲苯的混合溶剂中。从该反应液中将水相除去，一边蒸馏除去甲苯溶剂一边在250℃下聚合2小时。在所得反应溶液中加入20份吡啶，再向其中加入20份二甲基二氯硅烷，搅拌30分钟。之后一边在250℃下加热反应溶液一边进行减压，除去低分子量成分和吡啶盐酸盐，得到含硅聚合物前体-2。利用GPC分析的结果为：含硅聚合物前体-2的分子量Mw＝50,000。
[合成工序3]
以甲苯作为溶剂，在5份于合成工序1得到的含硅聚合物前体-1中加入10份吡啶、1.5份三甲基氯硅烷，在室温下搅拌30分钟。在其中加入100份于合成工序2得到的含硅聚合物前体-2，一边搅拌一边共聚4小时，加入离子交换水将反应停止。通过水洗将吡啶盐酸盐等除去，得到含硅聚合物前体-3。利用GPC分析的结果为：含硅聚合物前体-3的分子量Mw＝92,000。
[合成工序4]
以甲苯作为溶剂，在50份于合成工序3得到的含硅聚合物前体-3中加入5份吡啶，分成两份。在一份中加入5份二甲基氯硅烷，在另一份中加入5份二甲基乙烯基氯硅烷，分别在室温下搅拌30分钟、70℃下搅拌30分钟后，分别利用离子交换水进行洗涤后除去吡啶盐酸盐，从前者得到作为(B)成分的含硅聚合物-3B、从后者得到作为(A)成分的含硅聚合物-3A。含硅聚合物-3A和-3B的分子量均为MW＝92,000，芳基的含量通过H1-NMR和GPC分析为8.4重量％。重均分子量1000以下的成分为0％。
[合成工序5]
在70份含硅聚合物-3A和含硅聚合物-3B的等量混合物中加入30份作为(E)成分的二氧化硅的微粉末和0.005份作为固化反应催化剂的(D)成分铂-羰基乙烯基甲基络合物，得到含硅固化性组合物-A。
接着说明涂布由上述合成工序1～5所获含硅固化性组合物-A的工序。作为涂布方法使用滴加法或者将规定量的含硅固化性组合物-A从带有规定直径的孔的喷嘴中挤出的方法。含硅固化性组合物-A在25℃下的粘度为16Pa·S，在室温(25℃)下具有良好的流动性。进行涂布时，堆积成近似于图1包覆体16所示形状的山状，处理性非常优异。如果含硅固化性组合物-A在涂布后保持在200℃左右温度下一定时间，则能够以具有一定程度柔软性的状态容易地使其固化，固化性也优异。固化后的合成高分子化合物维持图1的包覆体16所示山状的堆积形状，能够以400μm以上的厚度没有空隙地覆盖整个SiC二极管元件13。含硅固化性组合物-A的粘度如果高出上述值过多，则在涂布时会在SiC二极管元件13和包覆体16之间产生空隙。相反，如果粘度过低，则不能堆积为山状，不能将包覆体16的厚度保持在400μm以上的所需厚度。
最后在氮氛围中将金属盖14组装在支撑体10上进行焊接，用氮气填充内部空间15完成SiCpn二极管。
在本实施例的SiCpn二极管的阳极端子9和阴极端子11之间施加电压(反向电压)使得阴极端子11的电位变高，测定的容许反向电压约为7.5kV。即便在Si的半导体装置中不能工作的、例如250℃高温下，也能维持上述容许反向电压。反向电压为7kV下的漏电流密度为8×10-5/A/cm2以下。在250℃的高温氛围中，以200A/cm2的电流密度使电流流过本实施例的SiCpn二极管，进行750小时连续通电试验，在试验完成后的合成高分子化合物的包覆体16中未产生裂痕和变形。另外，也没有发生白浊等透明度恶化。通电时的正向电压为4.2V，在750小时的通电试验的前后几乎没有改变。750小时的连续通电试验完成后，在250℃的高温氛围中施加7kV的反向电压测定漏电流，电流密度为6×10-5A/cm2，与通电试验前的差别很小。在上述各试验后，分解半导体装置肉眼进行观察。结果确认，合成高分子化合物不仅牢固地附着在SiC二极管元件13的电场衰减区4的表面保护膜5上，而且还牢固地附着在露出至SiC二极管元件13侧面的SiC层上。需要说明的是，作为SiCpn二极管的工作速度标准的反向恢复时间约为40纳秒，在上述试验的前后没有变化。
根据本发明的第1实施例，通过使用上述合成高分子化合物的包覆体16覆盖SiC二极管元件13的周围，可以获得等同于或者大于将SiC二极管元件13放置在六氟化硫气体氛围中的情况的绝缘性，即可以获得高耐电压特性。即，不使用对地球温暖化产生不良影响的有害物质六氟化硫气体，即可实现具有高耐热性和高绝缘性的SiCpn二极管。
《第2实施例》
本发明的第2实施例的半导体装置是具有SiC的GTO晶闸管元件20的耐压为4kV的SiC-GTO晶闸管(可关断晶闸管)装置，图2显示其截面图。图3为以垂直于纸面的面截断图2的GTO晶闸管元件20的单元之一的截面图。在实际的元件中，图3显示的单元在图的左右方向上连接有多个。在图2和图3中，在厚度约为320μm的高杂质浓度的n型SiC的阴极区21上设置有厚度约为3μm的p型SiC的缓冲层22。在阴极区21的下面设置有阴极电极32。在缓冲层22上设置有厚度约为50μm的低杂质浓度的p型SiC漂移层23。在漂移层23的中央部顺次形成有厚度约为2μm的n型基极区24和p型的阳极区25。在n型的基极区24的周边上形成有n型的电场衰减区26。GTO晶闸管元件20的表面上形成有二氧化硅层、氮化硅层和二氧化硅层的3层结构的表面保护膜27。p型的阳极区25上形成有阳极电极28。该阳极电极28上的左侧区上形成有第2层的阳极电极29，右侧区上介由绝缘膜30形成有栅电极31。如图3所示，n型的基极区24上形成有第1层的栅电极33，栅电极33通过未图示的连接部连接于栅电极31。
阳极电极29通过金的引线34连接于阳极端子35的上端35a。栅电极31通过金的引线36连接于栅端子37的上端37a。引线34、35和阳极端子36以及栅端子37是电连接装置。阴极电极32安装在具有阴极端子39的封装的金属支撑体38上。阳极端子35和栅端子37分别通过高熔点绝缘玻璃40和41保持与支撑体38之间的绝缘、同时贯通支撑体38被固定。
涂布成为合成高分子化合物的包覆体42的含硅固化性组合物-B，使得覆盖整个GTO晶闸管元件20、引线34和36与GTO晶闸管元件20的连接部附近。
作为该包覆体42的合成高分子化合物使用的含硅固化性组合物-B由以下的合成工序1～合成工序5合成。通过热固化该含硅固化性组合物-B得到合成高分子化合物的包覆体42。
[合成工序1]
通过与上述第1实施例中含硅固化性组合物-A的合成方法的合成工序1相同的工序，合成含硅聚合物前体-1。即，在100份甲基三乙氧基硅烷中加入86份0.4％磷酸水溶液，保持在10～15℃，搅拌3小时。在该反应液中加入80份乙醇，在氢氧化钠水溶液中中和反应液后，在60℃下搅拌30分钟。反应后，一边加入900份的甲苯一边蒸馏除去溶剂中乙醇和水，得到含硅聚合物前体-1。利用GPC分析的结果为：含硅聚合物前体-1的分子量Mw＝5000。分子量是在以下测定条件下换算为聚苯乙烯求得的。以下合成工序的GPC测定也在相同条件下测定。
分子量的测定条件如下所述。
色谱柱：东ソ一株式会社生产TSK-GEL MULTIPORE HXL M、7.8×300mm、展开溶剂：四氢呋喃
[合成工序2]
混合80份二氯二甲基硅烷和20份二氯二苯基硅烷，滴加到100份离子交换水和100份甲苯的混合溶剂中。从该反应液中将水相除去，一边蒸馏除去甲苯溶剂一边在250℃下聚合2小时。在所得反应溶液中加入20份吡啶，再向其中加入20份二甲基二氯硅烷，搅拌30分钟。之后一边在250℃下加热反应溶液一边进行减压，除去低分子量成分和吡啶盐酸盐，得到含硅聚合物前体-4。利用GPC分析的结果为：含硅聚合物前体-4的分子量Mw＝30,000。
[合成工序3]
以甲苯作为溶剂，在5份于合成工序1得到的含硅聚合物前体-1中加入10份吡啶、1.5份三甲基氯硅烷，在室温下搅拌30分钟。在其中加入100份于合成工序2得到的含硅聚合物前体-4，一边搅拌一边共聚4小时，加入离子交换水将反应停止。通过水洗将吡啶盐酸盐等除去，得到含硅聚合物前体-5。利用GPC分析的结果为：含硅聚合物前体-5的分子量Mw＝90,000。
[合成工序4]
以甲苯作为溶剂，在50份于合成工序3得到的含硅聚合物前体-5中加入5份吡啶，分成两份。在一份中加入5份二甲基氯硅烷，在另一份中加入5份二甲基乙烯基氯硅烷，分别在室温下搅拌30分钟、70℃下搅拌30分钟后，分别利用离子交换水进行洗涤后除去吡啶盐酸盐，从前者得到作为(B)成分的含硅聚合物-5B、从后者得到作为(A)成分的含硅聚合物-5A。含硅聚合物-5A和-5B的分子量均为MW＝90,000，芳基的含量通过H1-NMR和GPC分析为13.0重量％。重均分子量1000以下的成分为0％。
[合成工序5]
在70份含硅聚合物-5A和含硅聚合物-5B的等量混合物中加入30份作为(E)成分的二氧化硅的微粉末和0.005份作为固化反应催化剂的(D)成分铂-羰基乙烯基甲基络合物，得到含硅固化性组合物-B。
作为该含硅固化性组合物-B的涂布方法使用滴加法或者与实施例1同样地将规定量的含硅固化性组合物-B从带有规定直径的孔的喷嘴中挤出的方法。该含硅固化性组合物-B在25℃下的粘度为30Pa·S，在室温(25℃)下具有良好的流动性。进行涂布时，堆积成近似于图2包覆体42所示形状的山状，因此处理性优异。如果含硅固化性组合物-B在涂布后保持在200℃左右温度下一定时间，则能够以具有一定程度柔软性的状态容易地固化，固化性也优异。固化后的合成高分子化合物可以维持图2的包覆体42所示山状的堆积形状，能够以400μm以上的厚度没有空隙地覆盖整个GTO晶闸管元件20。本合成高分子化合物的粘度如果过高，则在涂布时会在GTO晶闸管元件20和包覆体42之间产生空隙。相反，如果粘度过低，则不能堆积为山状，不能将包覆体42的厚度保持在400μm以上的所需厚度。
最后在氮氛围中将金属盖43组装在支撑体38上进行焊接，用氮气填充封装的内部空间44完成SiC-GTO晶闸管装置。
需要说明的是，使用金硅的高温软钎料将GTO晶闸管元件20软钎焊在支撑体38上。引线34、36是直径80微米的金线，使用引线焊接装置分别组装在阳极电极29和阳极端子35之间以及栅电极31和栅端子37之间。图2中，引线34、36分别显示了一根，引线34、36还可以根据分别流经引线34、36的电流值并联多个。
本第2实施例的SiC-GTO晶闸管装置中，正向施加4kV电压，使得阳极端子35的电位高于阴极端子39的电位，如果使栅端子37的电位与阳极端子35相同，则可维持电流不流动的阻断状态，得到4kV的耐电压。
接着，在该阻断状态下使栅端子37的电位低于阳极端子35的电位，由阳极端子35朝向栅端子37流动栅电流，则SiC-GTO晶闸管装置成为导通状态，在阳极端子35和阴极端子39之间流过电流。进而，在导通状态下使栅端子37的电位高于阳极端子35，则流过阳极端子35和阴极端子39之间的电流由栅端子37转流至阴极端子39之间，成为阻断状态。此时的阳极端子35和阴极端子39间的电压为容许反向电压。
具体地说，如果在阴极端子39上施加负的电压，以阳极端子35为基准在栅端子37上施加内部电压以上的电压，则SiC-GTO晶闸管装置成为导通状态。此时，由于从阴极区22将电子注入到漂移层23内，因此，传导率发生变化，通态电阻大幅度降低。在SiC-GTO晶闸管装置成为导通状态下，使栅端子37的电位高于阳极端子35的电位，则流过阳极端子35和阴极端子39之间的电流的一部分从栅端子37被引出，GTO晶闸管成为阻断状态。
本第2实施例的SiC-GTO晶闸管装置的容许反向电压约为4.6kV，即便在250℃的高温氛围中也可以维持该容许反向电压。反向电压为4kV的漏电流密度为1×10-4A/cm2以下，良好。对于本实施例的SiC-GTO晶闸管装置，进行以下第1和第2的工作试验。
在第1工作试验中，一边以200A/cm2的电流密度将电流流入本实施例的SiC-GTO晶闸管装置中，一边在250℃的高温氛围中使其连续地工作300小时。需要说明的是，在一直具有硅的GTO晶闸管中，元件温度在250℃下不能工作。在4kV级硅的GTO晶闸管中，难以制作电流密度为200A/cm2的元件。
在第2工作试验中，一边以上述电流密度流过电流，一边在气温80℃、湿度85％的高温高湿度的氛围中使其连续工作250小时。在上述第1和第2工作试验结束后，分解该SiC-GTO晶闸管装置进行研究，合成高分子化合物的包覆体42不发生变形，未产生裂痕和白浊。
上述第1工作试验刚开始后的SiC-GTO晶闸管装置的正向电压为4.4V。第1和第2工作试验完成后，在与上述第1工作试验相同的条件下测定正向电压，该测定值与第1工作试验开始时的值几乎无变化，其差别在测定误差的范围内。在第1和第2工作试验完成后施加反向电压4kV时的漏电流密度在温度250℃下为2×10-4A/cm2以下，稍有变化。接通时间为0.3微秒，断开时间为0.5微秒。该切换时间在上述第1和第2工作试验的前后也没有变化。需要说明的是，本实施例的SiC-GTO晶闸管装置的接通时间和断开时间是耐压6kV的以往硅的GTO晶闸管的约30分之一。
在研究涂布在GTO晶闸管元件20上的本实施例的合成高分子化合物在GTO晶闸管元件20等上的附着状态时发现：合成高分子化合物也牢固地附着在GTO晶闸管元件20的电场衰减区26上的保护膜27和侧面的SiC露出面上。
《第3实施例》
本发明的第3实施例的半导体装置是具有发光元件和受光元件的光结合宽能隙功率半导体装置，图4显示其截面。在图中，作为具有发光功能的主功率半导体元件(发光元件)使用耐电压2.5kV·电流容量200A的GaN(氮化镓)-npn双极晶体管51。作为受光元件使用SiC-光电二极管52。SiC光电二极管52按照相向于GaN-npn双极晶体管51设置在同一个封装内。
图4所示的GaN-npn双极晶体管51中，在厚度约为300μm的高杂质浓度的n型GaN集电极区53上面形成厚度约为20μm的n型低浓度GaN区53a。在GaN区53a的上面形成厚度约为1.7μm的p型GaN基极区54，进而在其上顺次形成厚度约为3μm的高杂质浓度的n型发射极区55。在GaN集电极区53的下面设有集电极66。在GaN基极区54周边的集电极区53内形成n型的电场衰减区56。在GaN基极区54的右端部设有金属的基底电极58。在n型发射极区55的上面设有具有发光窗60的金属发射极电极59。在GaN集电极区53和电场衰减区56的上面形成氮化硅层和二氧化硅层的2层结构的表面保护膜57。
基底电极58通过金的引线61连接于基底端子62上。发射极电极59通过金的引线63、64连接于发射极端子65上。集电极66在保持电连接的状态下组装在具有集电极端子68的封装的金属支撑体67上。
SiC光电二极管52介由氮化铝等绝缘板71接合在盖70的内侧面上，使得其受光部80与GaN-npn双极晶体管51的发光窗60相对。SiC光电二极管52的阳极电极72通过金的引线73连接于金属的阳极端子74上。阴极电极75通过金的引线76连接在阴极端子77上。阳极端子74和阴极端子77分别连接于外部配线上。阳极端子74和阴极端子77介由高熔点绝缘玻璃78、79固定在盖70的贯通孔中。
引线61、63、64、73、76和发射极端子65、基底端子62、集电极端子68、阳极端子74和阴极端子77是电连接装置。引线61、63、64、73、76可以根据流过各自的电流值分别并联多根使用。
按照覆盖GaN-npn双极晶体管51、SiC光电二极管52、引线61、63、64、73、76和基底端子62的端部以及发射极端子65的端部，设置由合成高分子化合物构成的包覆体81。
以下说明本第3实施例的光结合宽能隙功率半导体装置的制作方法的一例。使用金硅的高熔点软钎料将预先制作的GaN-npn双极晶体管51软钎焊在支撑体67的规定位置上。使用引线焊接装置用直径80微米的金的引线63、64连接发射极电极59和发射极端子65。用金的引线61连接基底电极58和基底端子62。厚厚地涂布固化前的合成高分子化合物81的材料，使其包裹GaN-npn双极晶体管元件51。
按照以下合成工序1～5合成作为该包覆体81的合成高分子化合物使用的含硅固化性组合物。通过热固化该含硅固化性组合物-C，制成合成高分子化合物。
[合成工序1]
通过与上述第1实施例中含硅固化性组合物-A的合成方法的合成工序1相同的工序，合成含硅聚合物前体-1。即，在100份甲基三乙氧基硅烷中加入86份0.4％磷酸水溶液，保持在10～15℃，搅拌3小时。在该反应液中加入80份乙醇，在氢氧化钠水溶液中中和反应液后，在60℃下搅拌30分钟。反应后，一边加入900份的甲苯一边蒸馏除去溶剂中乙醇和水，得到含硅聚合物前体-1。利用GPC分析的结果为：含硅聚合物前体-1的分子量Mw＝5000。分子量是在以下测定条件下换算为聚苯乙烯求得的。以下合成工序的GPC测定也在相同条件下测定。
分子量的测定条件如下所述。
色谱柱：东ソ一株式会社生产TSK-GEL MULTIPORE HXL M、7.8×300mm、展开溶剂：四氢呋喃
[合成工序2]
通过与上述含硅固化性组合物-A的合成方法的合成工序2同样的工序合成含硅聚合物前体-2。即，混合90份二氯二甲基硅烷和9份二氯二苯基硅烷，滴加到100份离子交换水和100份甲苯的混合溶剂中。从该反应液中去除水相，蒸馏除去甲苯溶剂，同时在250℃下聚合2小时。在所得反应溶液中加入20份吡啶，再加入20份二甲基二氯硅烷，搅拌30分钟。之后，在250℃下加热反应溶液，同时进行减压，除去低分子量成分和吡啶盐酸盐，得到含硅聚合物前体-2。利用GPC分析的结果为，含硅聚合物前体-2的分子量为Mw＝50,000。
[合成工序3]
通过与上述含硅固化性组合物-A的合成方法的合成工序3同样的工序合成含硅聚合物前体-3。即，以甲苯作为溶剂，在5份于合成工序1获得的含硅聚合物前体-1中加入10份吡啶、1.5份三甲基氯硅烷，在室温下搅拌30分钟。在其中加入100份于合成工序2获得的含硅聚合物前体-2，一边搅拌一边共聚4小时，加入离子交换水终止反应。通过水洗将吡啶盐酸盐等除去，得到含硅聚合物前体-3。利用GPC分析的结果为，含硅聚合物前体-3的分子量为Mw＝92,000。
[合成工序4]
以甲苯作为溶剂，在50份于合成工序3获得的含硅聚合物前体-3中加入5份吡啶，进而混合5份二甲基氯硅烷和5份二甲基乙烯基氯硅烷的混合物，在室温下搅拌30分钟，再在70℃下搅拌30分钟后，加入离子交换水进行水洗，从而将吡啶盐酸盐除去，得到作为(C)成分的含硅聚合物前体-6。含硅聚合物前体-6的分子量为Mw＝92,000，芳基的含量利用H1-NMR和GPC分析为8.4重量％，重均分子量1000以下的成分为0％。
[合成工序5]
在70份含硅聚合物-6中加入30份作为(E)成分的二氧化硅的微粉末和0.005份作为固化反应催化剂的(D)成分铂-羰基乙烯基甲基络合物，得到含硅固化性组合物-C。
使用E型粘度剂测定由上述合成工序1～5获得的含硅固化性组合物-C在25℃(室温)下的粘度为16Pa·S，具有良好的流动性，因此在进行涂布时，堆积成为山状，处理性非常优异。
接着，使用金硅的高熔点软钎料介由氮化铝绝缘板71将预先制作的SiC光电二极管52软钎焊在金属盖70的内侧面上。接着，使用引线焊接装置利用直径80微米的金的引线73将阳极电极72和阳极端子74连接。利用金的引线76将阴极电极75连接在阴极端子77上。接着，厚厚地涂布上述含硅固化性组合物-C使其包裹SiC光电二极管52，引线73、76与SiC光电二极管52的连接部附近。含硅固化性组合物-C在室温(25℃)下具有良好的流动性，在涂布时堆积为山状。最后组合金属盖70和支撑体67，使得SiC光电二极管52的受光部80与GaN-npn双极晶体管51的发光窗60相对，且分别包裹两者的山状含硅固化性组合物-C的顶部相连，在氮氛围中进行焊接构成封装。之后，将封装加热至200℃左右的规定温度，将含硅固化性组合物-C固化至具有一定程度柔软性的状态，形成包覆体81。通过以上的工序，完成本实施例的光结合宽能隙功率半导体装置。
以下显示第3实施例的光结合宽能隙功率半导体装置工作的一例。首先，使GaN-npn双极晶体管51的集电极端子68的电位高于发射极端子65的电位，成为正向偏压状态。然后，使基底端子62的电位与发射极端子65的电位相同，维持电流不流动的阻断状态。耐电压为2.5kV以上可以实现高耐电压。SiC光电二极管52是阳极端子74的电位低于阴极端子77的反向偏压状态。
开关驱动如下获得。使基底端子62的电位高于发射极端子65的电位，由基底端子62朝向发射极端子65流动基底电流。由此，从发射极电极59注入电子，GaN-npn双极晶体管51成为开启状态，产生约390～570nm波长的光50。该光50在SiC光电二极管52上受光，与光量相应的量的光电流流过阳极端子74和阴极端子77之间。
GaN-npn双极晶体管51为导通状态时，如果使基底端子62的电位相等于或低于发射极端子65的电位，则电子的注入停止，流经集电极66和发射极电极59之间的电流被阻断，发光也停止。SiC光电二极管52由于光消失、因此成为光电流消失的阻断状态。
本实施例的光结合宽能隙功率半导体装置中，根据SiC光电二极管52的光电流，可以检测出GaN-npn双极晶体管51的电流。SiC光电二极管52的阳极端子74和阴极端子77之间的电压比较低，因此通过低电压的测定装置(电压计或电压测定电路等)可以检测施加有数kV高电压的GaN-npn双极晶体管51的工作状态。
本实施例的GaN-npn双极晶体管51的耐电压约为3.1kV，即便在250℃的高温下也可维持该耐电压。施加2.5kV反电压时的漏电流密度为4×10-4A/cm2以下，良好。另外，GaN-npn双极晶体管51和SiC光电二极管52之间的绝缘耐电压为5kV以上，5kV时的漏电流为1×10-5A/cm2以下。即便在温度250℃下进行连续1000小时的电压施加试验后，漏电流的增加也是在测定误差范围内的微小的值。本实施例的光结合宽能隙功率半导体装置无论是否具有2.5kV以上的高耐电压，也可以在150A/cm2的高电流密度下流动电流。即便在200℃的高温氛围中连续通电600小时后，合成高分子化合物的包覆体81也不会变形、不会产生裂痕或白浊。另外，即便在温度80℃、湿度85％的高温高湿度氛围中通电250小时，合成高分子化合物的包覆体81也不会变形、不会产生裂痕或白浊。在温度200℃、电流密度150A/cm2下通电时的正向电压为5.1V、试验前后的变化为测定误差范围内的小值。在上述试验后施加2.5kV导电压时的漏电流密度在温度250℃下为5×10-4A/cm2以下，与试验前相比几乎没有变化。在进行断裂试验时，可以确认合成高分子化合物的包覆体81也牢固地附着在露出至GaN-npn双极晶体管51侧面的GaN上。需要说明的是，接通时间为0.08微秒、断开时间为0.14微秒的高速，该切换时间在试验前后也没有变化。
以上，说明了第1～第3的3个实施例，本发明包括更多的使用范围或派生构造。例如，也可以适用在Si半导体和宽能隙半导体的MOSFET或结型FET、SIT、IGBT、MOS晶闸管等中。进而，还可以适用在高频率高输出MESFET、横向MOSFET和结型FET、HEMT等中。
上述各实施例中，仅叙述了使用SiC或GaN的元件或受光元件的情况，本发明还可以适用在使用了其他宽能隙半导体材料或化合物半导体的元件中。特别是可以有效地适用在使用了钻石、镓磷宽能隙半导体材料的元件中。
当然还可以适用在将各个半导体领域的极性的n型变为p型、p型变为n型的构成的半导体装置中。
第1和第2实施例中说明了使用了金属盖43、70的TO型封装的半导体装置，本发明还可以适用在并非金属盖的高耐热树脂盖的半导体装置中。半导体装置的构成还可以是TO型以外的柱型或平型、使用了高耐热树脂的SIP型、利用Si的功率模块的普通铸型的构成。在图1和图2的封装中分别装有1个半导体元件，也可以在一个封装内装有多个半导体元件。当装有多个半导体元件时，优选分别用合成高分子化合物的包覆体包覆各个半导体元件，但在各半导体元件之间的电位差不是很大时，也可以用1个包覆体包覆多个半导体装置。在第3实施例中举例了光结合半导体装置，也可以同样地适用在仅具有发光半导体装置的半导体装置或者仅具有受光半导体元件的半导体装置中。另外，当然还可以适用在半导体装置以外的以高耐热且高耐电压特性为必需的电力装置，例如变压器、接触器、切换器等中。

Claims (13)

1.半导体装置，该装置具有至少1个半导体元件，用合成高分子化合物包覆所述半导体元件和电连接装置的至少一部分，所述电连接装置用于将所述半导体元件电连接于外部机器，其特征在于：
所述合成高分子化合物是将含有下述A成分、B成分和C成分的各含硅聚合物及下述D成分的催化剂的含硅固化性组合物热固化的固化物，
所述A成分是具有选自Si-R1、Si-O-R2和Si-R3-OCOC(R4)＝CH2中一种或两种以上的反应基团A’、具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构、重均分子量1000以下的成分为20重量％以下的含硅聚合物，所述R1和R2为可以含有亚烷基和/或亚芳基的碳原子数2～20的链烯基、所述R3为碳原子数1～9的亚烷基和/或亚芳基、所述R4为氢或甲基，
所述B成分是具有Si-H基、具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构、重均分子量1000以下的成分为20重量％以下的含硅聚合物，
所述C成分是具有选自Si-R1、Si-O-R2和Si-R3-OCOC(R4)＝CH2中一种或两种以上的反应基团A’、进一步具有Si-H基、具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构、重均分子量1000以下的成分为20重量％以下的含硅聚合物，
所述D成分是作为铂类催化剂的固化反应催化剂。
2.权利要求1的半导体装置，其特征在于，在所述合成高分子化合物的所述含硅固化性组合物中，所述A成分、B成分和C成分的芳基和亚芳基的总含量为0.1～50重量％。
3.半导体装置，该装置具有至少1个半导体元件，用合成高分子化合物包覆所述半导体元件和电连接装置的至少一部分，所述电连接装置用于将所述半导体元件电连接于外部机器，其特征在于：
所述合成高分子化合物是将含有下述A成分和B成分的各含硅聚合物及下述D成分的催化剂的含硅固化性组合物热固化的固化物，
所述A成分是具有选自Si-R1、Si-O-R2和Si-R3-OCOC(R4)＝CH2中一种或两种以上的反应基团A’、具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构、重均分子量1000以下的成分为20重量％以下的含硅聚合物，所述R1和R2为可以含有亚烷基和/或亚芳基的碳原子数2～20的链烯基、所述R3为碳原子数1～9的亚烷基和/或亚芳基、所述R4为氢或甲基，
所述B成分是具有Si-H基、具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构、重均分子量1000以下的成分为20重量％以下的含硅聚合物，
所述D成分是作为铂类催化剂的固化反应催化剂。
4.权利要求3的半导体装置，其特征在于，在所述合成高分子化合物的所述含硅固化性组合物中，所述A成分和B成分的芳基和亚芳基的总含量为0.1～50重量％。
5.权利要求3的半导体装置，其特征在于，所述合成高分子化合物的所述含硅固化性组合物含有的所述A成分和B成分的芳基和亚芳基的总含量比例，即A成分的芳基和亚芳基的总含量：B成分的芳基和亚芳基的总含量以重量比为0.5～1.5∶0.5～1.5。
6.半导体装置，该装置具有至少1个半导体元件，用合成高分子化合物包覆所述半导体元件和电连接装置的至少一部分，所述电连接装置用于将所述半导体元件电连接于外部机器，其特征在于：
所述合成高分子化合物是将含有下述A成分和B成分中任意一个的含硅聚合物、下述C成分的含硅聚合物及下述D成分的催化剂的含硅固化性组合物热固化的固化物，
所述A成分是具有选自Si-R1、Si-O-R2和Si-R3-OCOC(R4)＝CH2中一种或两种以上的反应基团A’、具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构、重均分子量1000以下的成分为20重量％以下的含硅聚合物，所述R1和R2为可以含有亚烷基和/或亚芳基的碳原子数2～20的链烯基、所述R3为碳原子数1～9的亚烷基和/或亚芳基、所述R4为氢或甲基，
所述B成分是具有Si-H基、具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构、重均分子量1000以下的成分为20重量％以下的含硅聚合物，
所述C成分是具有选自Si-R1、Si-O-R2和Si-R3-OCOC(R4)＝CH2中一种或两种以上的反应基团A’、进一步具有Si-H基、具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构、重均分子量1000以下的成分为20重量％以下的含硅聚合物，
所述D成分是作为铂类催化剂的固化反应催化剂。
7.权利要求6的半导体装置，其特征在于，在所述合成高分子化合物的所述含硅固化性组合物中，所述A成分、B成分和C成分的芳基和亚芳基的总含量为0.1～50重量％。
8.半导体装置，该装置具有至少1个半导体元件，用合成高分子化合物包覆所述半导体元件和电连接装置的至少一部分，所述电连接装置用于将所述半导体元件电连接于外部机器，其特征在于：
所述合成高分子化合物是将含有下述C成分的含硅聚合物及下述D成分的催化剂的含硅固化性组合物热固化的固化物，
所述C成分是具有选自Si-R1、Si-O-R2和Si-R3-OCOC(R4)＝CH2中一种或两种以上的反应基团A’、进一步具有Si-H基、具有一处以上由Si-O-Si键形成的交联结构、重均分子量1000以下的成分为20重量％以下的含硅聚合物，所述R1和R2为可以含有亚烷基和/或亚芳基的碳原子数2～20的链烯基、所述R3为碳原子数1～9的亚烷基和/或亚芳基、所述R4为氢或甲基，
所述D成分是作为铂类催化剂的固化反应催化剂。
9.权利要求8的半导体装置，其特征在于，在所述合成高分子化合物的所述含硅固化性组合物中，所述C成分的芳基和亚芳基的总含量为0.1～50重量％。
10.权利要求1～9任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述合成高分子化合物的所述含硅固化性组合物还含有金属氧化物的微粉末作为E成分。
11.权利要求10的半导体装置，其特征在于，所述含硅固化性组合物含有的金属氧化物为选自铝Al、钡Ba、钙Ca、铁Fe、钾K、锂Li、锌Zn、镁Mg、钠Na、硅Si的至少一种金属的氧化物。
12.权利要求1～9任一项的半导体装置，其特征在于，所述半导体元件是使用了宽能隙半导体的SiC或GaN的SiC半导体元件或GaN半导体元件。
13.权利要求1～9任一项的半导体装置，其特征在于，所述半导体元件具有宽能隙半导体受光元件和宽能隙半导体发光元件的至少之一。
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