JP3313640B2 - 半導体素子及び電力変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接触効率を改善し
た半導体素子、およびこの半導体素子を複数有する電力
変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子１は、半導体基板２と、この
半導体基板２と接するMo製の熱緩衝板３と、これら各構
成部材を互いに加圧接触させる電極４とから成り立って
いる。各構成部材は、電極４による圧接力により接触す
る状態を維持しているため、半導体基板２と熱緩衝板３
との接触界面、熱緩衝板３と電極４との接触界面におい
て生じる接触熱抵抗を抑制する必要がある。

【０００３】一般に、半導体素子１には、単位面積当た
りの消費電力と発熱量を抑えるために、熱緩衝板３に
は、半導体基板との均一な接触、均一な電流分布と高い
熱放散性とを得るために、高い機械的強度が要求され
る。そのため、半導体素子１の組立に関しては、素子の
冷却能力を維持し、温度上昇に伴う素子破壊を防止する
技術として冷却フィンに熱を導出したり、熱緩衝板３が
半導体基板２に所定の高い圧力を与えながら、密着配置
させることにより、熱の導出効率を高めている。従っ
て、熱緩衝板３には、機械的強度の大きい円盤状のＭｏ
板、Ｗ板が使用されている。

【０００４】一方、近年の半導体素子は、高耐圧化、大
電流化が要求されている。ＧＴＯ、ＩＧＢＴの大容量化
のためには、半導体基板の大口径化が必須である。特に
大電流化では、素子面積（半導体基板２の面積）を大と
しているため、素子面内の電流均一性が重要な課題とな
る。電流不均一の場合には、ターンオフ時の電流集中に
よる素子破壊でと進展する場合が見られるからである。

【０００５】熱緩衝板３としてＭｏを使用すると、大き
な機械的強度を有するため、ある程度の大きさの加圧力
を半導体基板に与えることは可能であり、接触熱抵抗問
題を緩和するために、Ｍｏ製熱緩衝板面上にＡｌメッキ
することも行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体素子においては、Ｍｏ自体の固有抵抗値、接触抵
抗値は充分には低くなく、また、硬さも比較的大きいこ
となどに起因して、Ｍｏ面と半導体基板面との接触面全
面に亘る接触が、充分に得られていないという問題点が
あった。

【０００７】そのため、より一層の均一な電流分布、高
い熱放散性とを得ることに対しては必ずしも満足な状態
ではない場合がある。この対抗策として、必然的に、半
導体素子には大きな加圧力を与え、接触面積の増大を得
ようとする手段がある。しかし、半導体素子としての温
度上昇の抑制には限界が見られていると共に、半導体素
子の小型化に対して障害となる等の不都合が見られてい
た。また、熱緩衝板と半導体基板との接触部分のみでは
なく、電極とＭｏ製熱緩衝板との接触部分においても、
同様の現象が見られていた。従って、かかる半導体素子
を具備した電力変換装置においても同様の問題点を生じ
ていた。

【０００８】そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、熱
緩衝板と半導体基板との接触効率、熱緩衝板と電極との
接触効率を改良した半導体素子及びこの半導体素子を有
する電力変換装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するため、請求項１記載の発明は、半導体基板と、前記
半導体基板の両側に接触配設される熱緩衝板と、前記熱
緩衝板を圧接し前記半導体基板に電力を供給する陰極体
及び陽極体とを少なくとも有する半導体素子において、
前記熱緩衝板が１〜５０容積％のＣｕを有するＭｏ−Ｃ
ｕ合金であり、少なくとも前記熱緩衝板の一方の表面に
Ｃｕ層を有し、前記Ｍｏ−Ｃｕ合金中のＣｕと前記Ｃｕ
層中のＣｕとが一体化していることを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、前記Ｃｕ層が、導
電率が８０％ＩＡＣＳのＣｕまたはＣｕ合金であること
を特徴とする。請求項３記載の発明は、前記Ｃｕ層が、
ビッカース硬さが９０以下のＣｕまたはＣｕ合金である
ことを特徴とする。

【００１２】請求項４記載の発明は、前記Ｃｕ層の厚さ
が、１〜５００μｍのＣｕまたはＣｕ合金であることを
特徴とする。請求項５記載の発明は、前記Ｃｕ層の表面
粗さがＲｍａｘ３０μｍ以下のＣｕまたはＣｕ合金であ
ることを特徴とする。

【００１３】請求項６記載の発明は、前記Ｃｕ層から前
記熱緩衝板に向かってＣｕ濃度が組成傾斜していること
を特徴とする。請求項７記載の発明は、前記熱緩衝板
が、ＭｏとＣｕとを積層配置し、この積層の方向を放熱
の方向と一致させたことを特徴とする。

【００１４】請求項８記載の発明は、前記熱緩衝板にお
けるＭｏの一部または全てをＷとしたことを特徴とす
る。請求項９記載の発明は、前記熱緩衝板におけるＣｕ
の一部または全てをＡｇとしたことを特徴とする。請求
項１０記載の発明は、複数の半導体素子を同一パッケー
ジに配置したことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。 （評価の手法）直径が１５０ｍｍのシリコンウエハを搭
載した半導体基板２の一方の面を厚さが０．７ｍｍの熱
緩衝板３ａ、他方の面を厚さが０．７ｍｍの熱緩衝板３
ｂで挟み、熱緩衝板３ａ／半導体基板２／熱緩衝板３ｂ
の順に配置する。熱緩衝板は、所定の組成範囲のＭｏ−
Ｃｕを使用すると共に、所定の条件範囲に導電率、硬
さ、厚さ、表面粗さを制御したＣｕ層を表面に付与した
ものを使用した（表１）。その他、ＭｏとＣｕとの配
列、ＭｏとＣｕとの分散・分布の状態を変化させたも
の、熱抵抗特性の向上効果を確認するために例えばＭｏ
−Ｃｕ製熱緩衝板中のＣｕと表面Ｃｕ層中のＣｕとを連
続一体化させた熱緩衝板も準備した（実施例５〜８、比
較例３）。

【００１６】また、Ｍｏ−Ｃｕ製熱緩衝板中のＣｕと表
面Ｃｕ層中のＣｕと更にヒートシンクのＣｕとを連続一
体化させた熱緩衝板／ヒートシンク一体化素子も準備し
た（実施例２６、２７）。電極に関しては、外径１７０
ｍｍ、厚さ１０ｍｍ、表面粗さを例えば２μｍに仕上げ
たポスト（Ｃｕ製、Ｍｏ−Ｃｕ製の陰極体、陽極体）を
用意し、陰極体４ａ／熱緩衝板３ａ／半導体基板２／熱
緩衝板３ｂ／陽極体４ｂの順に配置した。一部の実施例
においては、一方のヒートシンクが熱緩衝板３ａに、他
方のヒートシンクが熱緩衝板３ｂに接触するように、一
方のヒートシンク／熱緩衝板３ａ／半導体基板２／熱緩
衝板３ｂ／他方のヒートシンクの順に配置した。

【００１７】温度特性の評価は、実験容器内に半導体素
子を設置し、全体に６０ｋｇ／ｃｍ２の荷重を与え、か
つ６ｋＶ、６ｋＡの電力を遮断した後、荷重を取り除い
た状態即ち「荷重印加→電力遮断→荷重取り除き」サイ
クルを行い、繰り返し回数が１回時、３０回時の周囲温
度を含んだ温度特性を比較評価した（表２）。測温位置
は、厚さ１０ｍｍの陰極体４ａの表面から４ｍｍ内部
で、かつ陰極体円盤の中心部１点及び外周部（半径６０
ｍｍ同芯円上の６点、６０度間隔）の合計７点とした。
ヒートシンク部分の温度測定も同様である。

【００１８】（実施例１〜４、比較例１、２）熱緩衝板
の基礎部材として、１００％Ｍｏ製の標準熱緩衝板を用
意した（比較例１、厚さ０．７ｍｍ、平均表面粗さ６μ
ｍ）。さらに、表面に一定条件のＣｕ層を保有した０．
１〜６５％Ｃｕ−Ｍｏ製の熱緩衝板を用意した（実施例
１〜４、比較例２）。

【００１９】熱緩衝板表面のＣｕ層の材質としては、１
００％Ｃｕ、Ｃｕ層の導電率を１００％ＩＡＣＳ、Ｃｕ
層の硬さをＨｖ３０〜４５、Ｃｕ層の厚さを１００μ
ｍ、表面粗さをＲｍａｘ３μｍとしたものを使用した。
熱緩衝板と対向させる部材としては、１００％Ｃｕ製の
電極体を用い、１００％Ｃｕブロックから切り出して使
用した。

【００２０】熱緩衝板の基礎部材は、Ｃｕ粉とＭｏ粉と
を所定比率に混合／成形した後、焼結法、ホットプレス
法、アークメルト法などによって、Ｃｕ比率が０．１〜
６５容積％となるように調整した。得られたＣｕ−Ｍｏ
素材を熱間鍛造、圧延等によってＣｕ−Ｍｏ合金板と
し、一面にＣｕ板を張り合わせた後、再度熱間／冷間圧
延によって、表面にＣｕ層を有するＣｕ−Ｍｏ合金とし
た。さらに両者熱的拡散法によって、Ｃｕ−Ｍｏ合金内
部のＣｕと表面のＣｕ層中のＣｕとを連続一体化させ
た。

【００２１】表面のＣｕ層は、製造時に使用した浸透材
Ｃｕの残りの一部をＣｕ−Ｍｏ合金の一面に残存させる
ことによって得、初めからＣｕ−Ｍｏ合金内部のＣｕと
表面のＣｕ層中のＣｕとが連続一体化している素材と
し、またＣｕ−Ｍｏ合金の一面にＣｕ板を張り合わせ、
圧延等により一体化させた素材とした。

【００２２】ここで示す実施例１〜４、比較例１、２
は、熱緩衝板と対向する電極体とを銀ロウ付け法や熱拡
散法により密着対向させるとともに、かつ機械的圧力に
よって密着対向させる方法を適宜採用した。

【００２３】ここで、「荷重印加→電力遮断→荷重取り
除き」サイクルを行い、繰り返し回数が１回時、３０回
時の周囲温度を含んだ温度特性を評価した結果を表２に
示す。標準Ｍｏ板（比較例１）では、繰り返し回数が１
回では、中心部が７８℃、外周部が７６〜７８℃、３０
回では中心部が９３℃、外周部が８８〜９６℃であっ
た。

【００２４】これに対して、熱緩衝板の表面に所定のＣ
ｕ層を付与した例について検討する。熱緩衝板の材質／
組成が０．１〜５０容積％Ｃｕ−Ｍｏ合金（実施例１〜
４）であるときには、前記繰り返し回数が１回では、中
心部が５２〜６６℃、外周部が５０〜６５℃の範囲内で
あり、繰り返し回数が３０回では、中心部が５４〜６９
℃、外周部が５３〜６９℃の範囲内であって、好ましい
温度特性を示した。さらに、標準Ｍｏ板（比較例１）と
比較しても安定した温度特性を示した。

【００２５】しかし、６５容積％Ｃｕ−Ｍｏ合金（比較
例２）における温度特性試験の結果、前記繰り返し回数
が１回では、中心部が５１℃、外周部が５１〜５３℃の
範囲内であり、繰り返し回数が３０回では、中心部が５
７℃、外周部が５４〜１１２℃の範囲内であって、繰り
返し回数が３０回の場合に、著しいばらつきを示した。

【００２６】この結果から、標準Ｍｏに比較して、熱緩
衝板の基礎部材の材質／組成をＣｕ−Ｍｏ合金とする
と、周囲温度を含む温度値が低くなることが明示され
た。前記繰り返し回数を３０回とすると、比較例１では
１２〜１８℃程度の温度上昇が見られたが、所定条件範
囲のＣｕを付与した場合には、３〜４℃程度の低い温度
上昇にすぎなかった。この点に関して、加圧面を顕微鏡
等を用いて観察すると、表面のＣｕ層の存在によって、
接触点がほぼ全面に分布していることが認められた。標
準Ｍｏを用いた場合（比較例１）には、接触が特定箇所
に見られたにすぎなかった。またＣｕ量が６５％の場合
には、前記サイクルによる繰り返し回数の増加に伴っ
て、表面損傷が増大していると考えられる。以上の結果
から、熱緩衝板の材質／組成をＣｕ−Ｍｏ合金とした場
合、Ｃｕ量が０．１〜５０容積％であれば、ばらつきの
少ない好ましい温度特性を示すことが明確となった。

【００２７】（実施例５〜８、比較例３）熱緩衝板３
（板厚が１mmで10容積％のＣｕ−Ｍｏ合金製基礎部材
と、板厚０．１mmの表面Ｃｕ層にて構成）およびＣｕブ
ロックからなるヒートシンクを用意した。実施例５は、
この基礎部材と表面Ｃｕ層とを接触する様に重ね合わせ
た後、熱拡散法によって基礎部材と内部のＣｕと表面Ｃ
ｕ層のＣｕとを連続一体化するとともに、内部のＣｕ量
に組成傾斜を持たせ、熱緩衝板を構成した。

【００２８】実施例６は、例えば、厚さが１０μｍのＣ
ｕ箔と、９０μｍのＭｏ板とを１組とし、これを複数束
ねた基礎部材としたものである。その一端または両端に
表面Ｃｕ層を配置し、熱拡散法によって両者を一体化
し、ＣｕとＭｏとが層状に積層した状態とし、かつ連続
したＣｕ部分を有する容積比がＣｕ１、Ｍｏ９のＣｕ−
Ｍｏを得た。なお、基礎部材中のＣｕとＭｏとの比率
は、束ねる時のＣｕとＭｏとの量によって調整する。こ
の表面Ｃｕ層を有する層状Ｃｕ−Ｍｏ熱緩衝板を、放熱
効率を妨げない方向にヒートシンクと組み合わせた。

【００２９】実施例７では、平均粒子直径が３μｍのＭ
ｏ粉末と平均粒子直径が３μｍのＭｏ粉末とを十分に混
合し成形した後、１０５０℃で固相焼結し、Ｃｕが連続
一体化した微細組織を有するＣｕ−Ｍｏ合金を使用し
た。

【００３０】実施例８では、平均粒子直径が３μｍのＭ
ｏ粉末を１２５０℃で焼結してＭｏスケルトンを製造
し、このＭｏスケルトン空隙にＣｕを１１５０℃で溶浸
し、Ｃｕが連続一体化した微細組織を有するＣｕ−Ｍｏ
合金を使用した。

【００３１】ここで、「荷重印加→電力遮断→荷重取り
除き」サイクルを行ったところ、サイクルの繰り返し回
数が１回では、中心部が５１〜５４℃、外周部が４９〜
５４℃、３０回では中心部が５４〜６１℃、外周部が５
０〜６４℃であり、好ましい温度特性を示すと共に、標
準Ｍｏ板（比較例１）と比較して安定した温度特性を示
している。一方、比較例３のように合金中のＣｕ、表面
Ｃｕ層中のＣｕ、Ｃｕ電極体中のＣｕは、連続一体化し
ていない状態でにおいて、前記同様のサイクルを実施し
た結果、繰り返し回数が１回では、中心部が６０℃、外
周部が５９〜６６℃、３０回では中心部が７７℃、外周
部が７４〜９６℃であり、著しいばらつきがみられた。

【００３２】この結果から、Ｃｕ−Ｍｏ合金中のＣｕ、
表面Ｃｕ層中のＣｕ、Ｃｕ電極体中のＣｕの連続一体化
によって、温度低く保てることを明確にした。 （実施例９〜１６、比較例４〜６）上記実施例１〜８、
比較例１〜３では、熱緩衝板として１００％Ｃｕで構成
した表面Ｃｕ層の存在の効果について説明した。本項で
は、１００％Ｃｕ以外の表面Ｃｕ層でもその効果が得ら
れるかどうかを検討した。

【００３３】実験に用いた試料は、１００％Ｃｕにかわ
って、Ｃｕ−０．２Ａｇ、Ｃｕ−７．５Ｇ、Ｃｕ−２８
Ａｇ、Ｃｕ−９２．５Ａｇ、Ｃｕ−０．１Ｎｉ、Ｃｕ−
０．１Ｓｎ、Ｃｕ−０．１５Ｚｒ、Ｃｕ−０．８Ｃｒで
ある（実施例９〜１６）。前記同様の温度特性を求めた
結果、繰り返し回数が１回では、中心部が５４〜５７
℃、外周部が５４〜６４℃、３０回では中心部が５９〜
６４℃、外周部が５５〜６５℃の範囲となり、好ましい
温度特性を示している。いずれも導電率が８０％IACS以
上、ビッカース硬さがＨｖ３５〜９０の範囲にあった。

【００３４】これに対して、Ｃｕ−５０％Ａｇ（比較例
４）について温度特性を求めた結果、繰り返し回数が１
回では、中心部が６０℃、外周部が５９〜６２℃、３０
回では中心部が６６℃、外周部が６０〜１０２℃の範囲
となり、素子の一部の熱特性に著しいバラツキを示し
た。また、導電率は７７〜８３％IACS以上、ビッカース
硬さがＨｖ９５〜１１０の範囲にあった。

【００３５】さらに、導電率が１５〜２０％IACSのＡｇ
−２０Ｐｄ（比較例５）、導電率が３〜５％IACSのＡｇ
−４０Ｐｄ（比較例６）について、温度特性を求めた結
果、繰り返し回数が１回では、中心部が７４〜８８℃、
外周部が６９〜１０８℃、３０回では中心部が９１〜１
０６℃、外周部が８３〜１５４℃の範囲となり、著しく
温度特性を低下させた。ビッカース硬さがＨｖ＝９０以
下であっても導電率が８０％IACS以下であると、不安定
な温度特性を示している（比較例５、６）。

【００３６】以上より、熱緩衝板の表面Ｃｕ層として
は、導電率が８０％IACS以上、ビッカ−ス硬さがＨｖ＝
９０以下の範囲であることが望ましいことが、明らかと
なった（実施例９〜１６）。

【００３７】（実施例１７〜２１、比較例７、８）上記
実施例では、熱緩衝板の表面Ｃｕ層として導電率、硬さ
の影響を示したが、その厚さについても重大な影響を与
えていると考えられる。すなわち表面Ｃｕ層の厚さを
０．１〜５０μｍとし、繰り返し回数が１回では、中心
部が５５℃、外周部が５２〜５５℃、３０回では中心部
が５７〜５９℃、外周部が５３〜５７℃の範囲となり、
好ましい温度特性を示した（実施例１７〜２１）。

【００３８】これに対して、比較例７では、熱緩衝板の
表面Ｃｕ層として導電率が１００％IACS、硬さがＨｖ＝
３０〜４５にあり、好ましい範囲にあるにもかかわら
ず、板厚が０．０５μｍの場合には、繰り返し回数が１
回では、中心部が６６℃、外周部が６４〜６５℃の範囲
にあり好ましい結果を示したが、３０回では中心部が６
８℃、外周部が６８〜１２５℃の範囲となり、著しいバ
ラツキが見られた。この後分解し加圧面を顕微鏡によっ
て観察したところ、サイクルの繰り返し回数の増加に伴
い、表面凹凸が大となっており、これが温度特性に悪影
響を与えている原因であることがわかった。

【００３９】さらに比較例８でも、熱緩衝板の表面Ｃｕ
層として導電率が１００％IACS、硬さがＨｖ＝３０〜４
５にあり、好ましい範囲にあった。しかし板厚が１００
０μｍの場合では、繰り返し回数が１回では、中心部が
５５℃、外周部が５２〜５５℃の範囲にあり好ましい結
果を示したが、３０回では中心部が５９℃、外周部が５
５〜９８℃の範囲となり、バラツキが見られた。分解
し、内部を調査した結果、繰り返し回数の増加に伴い、
表面Ｃｕ層の剥離が確認され、温度特性にばらつきが見
られた。

【００４０】（実施例２２〜２５、比較例９、１０）上
記各実施例、各比較例では、熱緩衝板の表面Ｃｕ層の表
面粗さを、Ｒmax ３μｍとしていたが、本項目ではこれ
に限ることなく、表面粗さの効果を検討した。熱緩衝板
の表面Ｃｕ層の厚さが０．１〜３０μｍの範囲におい
て、前記同様の温度特性を求めた結果、繰り返し回数が
１回では、中心部が６６℃、外周部が６４〜６５℃、３
０回では中心部が６９℃、外周部が６７〜６９℃の範囲
となり、好ましい温度特性を示している（実施例２２〜
２５）。

【００４１】さらに、熱緩衝板の表面Ｃｕ層の表面粗さ
をＲmax ０．０１μｍとして前記同様の温度特性を求め
た結果、繰り返し回数が１回では、中心部が６７℃、外
周部が６４〜６６℃、３０回では中心部が６９℃、外周
部が６６〜７０℃の範囲となり、好ましい温度特性を示
している（比較例９）。このように、温度特性の観点に
ついては、安定した結果ではあったが、表面粗さＲmax
０．０１μｍを管理するのは、仕上げ精度が過度であっ
て経済的負担が大となるおそれはある。

【００４２】比較例１０では、熱緩衝板の表面Ｃｕ層を
表面粗さをＲmax ６０μｍとして、前記同様の温度特性
を求めた結果、繰り返し回数が１回では、中心部が６７
℃、外周部が６６〜７３℃、３０回では中心部が９８
℃、外周部が９５〜１３１℃の範囲となり、バラツキが
みられた。分解し加圧面を顕微鏡等によって観察した結
果、表面Ｃｕ層の一部の凸部の折損、脱落と凹部への破
損片、脱落片のはまり込み現象が見られ、これが原因で
あることを明らかにした。

【００４３】（実施例２６、比較例１１）熱緩衝板とヒ
ートシンクとを接触させ、こららの中のＣｕ同士を連続
一体化した場合では、前記同様の温度特性を求めた結
果、繰り返し回数が１回では、中心部が５６℃、外周部
が５４〜５９℃、３０回では中心部が６０℃、外周部が
５６〜６１℃の範囲となり、好ましい温度特性を発揮し
た（実施例２６）。

【００４４】これに対して、熱緩衝板とヒートシンクと
を接触させ、これらの中のＣｕ層を連続一体化していな
い場合では、繰り返し回数が１回では、中心部が６４
℃、外周部が６１〜７８℃を示し、ある程度の温度上昇
を示したにすぎなかったが、３０回では中心部が８０
℃、外周部が８０〜１０５℃の範囲となり、大幅な温度
上昇が見られ、好ましくない傾向が見られた（比較例１
１）。

【００４５】（実施例２７）上記実施例１〜２６、比較
例１〜１１は、熱緩衝板、表面Ｃｕ層と対向一体化させ
る部材として１００Ｃｕ電極を選択した実施例、比較例
であった。実施例２７では、電極材質として１００％Ｃ
ｕに限ることなく、Ｃｕ−Ｍｏを用いた。前記同様の温
度特性試験の結果、繰り返し回数が１回では、中心部が
５８℃、外周部が５６〜６２℃を示し、３０回でも中心
部が６３℃、外周部が５９〜６５℃の範囲となり、好ま
しい傾向が見られた。

【００４６】（実施例２８）上記実施例１〜２７、比較
例１〜１１は、熱緩衝板の基礎部材としてＭｏ−Ｃｕ合
金について示したが、本実施例では、Ｍｏ−Ｃｕ合金に
限ることなく、Ｗ−Ｃｕ合金を用いて実施した。前記同
様の温度特性試験の結果、繰り返し回数が１回では、中
心部が５４℃、外周部が５２〜５４℃を示し、３０回で
も中心部が５７℃、外周部が５３〜５７℃の範囲とな
り、好ましい傾向が見られた。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【表２】

【００４９】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
Ｍｏ製鳴る緩衝板に表面Ｃｕ層を付与し、さらに熱緩衝
板中のＣｕと表面Ｃｕ層中のＣｕとを連続一体化するこ
とによって、好ましい温度特性が得られ、半導体素子お
よび電力変換装置の信頼性の向上に寄与することを明ら
かにした。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体素子の構成図。

【符号の説明】

１ 半導体素子 ２ 半導体基板 ３ 熱緩衝板 ４ 電極体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木島 研二 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東 芝 府中工場内 (72)発明者 山本 敦史 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東 芝 府中工場内 (72)発明者 関 経世 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東 芝 府中工場内 (72)発明者 石渡 裕 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番 地 株式会社東芝 京浜事業所内 (72)発明者 木本 淳志 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番 地 株式会社東芝 京浜事業所内 (56)参考文献 特開 平８−167625（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−277544（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−14267（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−1982（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−21032（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−215028（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−110944（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−201543（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/52 H01L 29/74

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板と、前記半導体基板の両側に接
   触配設される熱緩衝板と、前記熱緩衝板を圧接し前記半
   導体基板に電力を供給する陰極体及び陽極体とを少なく
   とも有する半導体素子において、 前記熱緩衝板が１〜５０容積％のＣｕを有するＭｏ−Ｃ
   ｕ合金であり、少なくとも前記熱緩衝板の一方の表面に
   Ｃｕ層を有し、前記Ｍｏ−Ｃｕ合金中のＣｕと前記Ｃｕ
   層中のＣｕとが一体化していることを特徴とする半導体
   素子。
2. 【請求項２】 前記Ｃｕ層が、導電率が８０％ＩＡＣＳの
   ＣｕまたはＣｕ合金であることを特徴とする請求項１記
   載の半導体素子。
3. 【請求項３】 前記Ｃｕ層が、ビッカース硬さが９０以下
   のＣｕまたはＣｕ合金であることを特徴とする請求項１
   記載の半導体素子。
4. 【請求項４】 前記Ｃｕ層の厚さが、１〜５００μｍのＣ
   ｕまたはＣｕ合金であることを特徴とする請求項１記載
   の半導体素子。
5. 【請求項５】 前記Ｃｕ層の表面粗さがＲｍａｘ３０μｍ
   以下のＣｕまたはＣｕ合金であることを特徴とする請求
   項１記載の半導体素子。
6. 【請求項６】 前記Ｃｕ層から前記熱緩衝板に向かってＣ
   ｕ濃度が組成傾斜していることを特徴とする請求項１記
   載の半導体素子。
7. 【請求項７】 前記熱緩衝板が、ＭｏとＣｕとを積層配置
   し、この積層の方向を放熱の方向と一致させたことを特
   徴とする請求項１記載の半導体素子。
8. 【請求項８】 前記熱緩衝板におけるＭｏの一部または全
   てをＷとしたことを特徴とする請求項１記載の半導体素
   子。
9. 【請求項９】 前記熱緩衝板におけるＣｕの一部または全
   てをＡｇとしたことを特徴とする請求項１記載の半導体
   素子。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の半導体素子を、複数個同
    一パッケージに配置したことを特徴とする電力変換装
    置。