JP7045180B2 - Power semiconductor devices, modules and manufacturing methods - Google Patents
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Description
本発明は、パワー半導体装置、モジュール及び製造方法に関する。 The present invention relates to power semiconductor devices, modules and manufacturing methods.
パワーエレクトロニクスの分野では、省エネルギーのため、産業、鉄道、自動車、家電、エレベータ、家電、医療等広い分野で電力変換器としてインバータの導入が進んでいる。インバータ化により、例えば、ポンプではバルブによる制御に対して、約25%の消費電力の削減が見込まれる。また、鉄道では回生により停止時、モータのエネルギーを架線に戻すことができ、約50%消費電力を削減できる。 In the field of power electronics, in order to save energy, inverters are being introduced as power converters in a wide range of fields such as industry, railways, automobiles, home appliances, elevators, home appliances, and medical care. By using an inverter, for example, in a pump, power consumption is expected to be reduced by about 25% compared to control by a valve. In addition, in railways, the energy of the motor can be returned to the overhead line when stopped by regeneration, and power consumption can be reduced by about 50%.
インバータの普及に当たっては、キーとなるパワーデバイスの発展が大きな役割を果たしてきた。すなわち、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ、バイポーラトランジスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor、以下IGBTと呼ぶ)と発展するに従い、パワーデバイスは、低損失化とともに、高周波でのスイッチングが可能になるとともに、IGBTではバイポーラトランジスタまでの電流制御から電圧制御になりCPUによる制御性が向上した。さらに破壊しにくくなり、初期のインバータが数kW程度であったのに対して、現在では数10MWのインバータも実現可能になっている。 The development of key power devices has played a major role in the spread of inverters. That is, with the development of thyristors, gate turn-off thyristors, bipolar transistors, and insulated gate bipolar transistors (hereinafter referred to as IGBTs), power devices have become possible to switch at high frequencies while reducing losses. In the IGBT, the controllability by the CPU has been improved by changing from the current control up to the bipolar transistor to the voltage control. It is even more difficult to destroy, and while the initial inverter was about several kW, it is now possible to realize an inverter with several tens of MW.
パワーデバイスとしては、パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)がある。しかしながら、シリコンは抵抗が高いため、特に600V以上では、伝導度変調によりオン時の抵抗を下げられるサイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ、バイポーラトランジスタ、IGBTが用いられてきた。これに対して、近年シリコンカーバイト(Silicon Carbide、以下SiCと呼ぶ)を用いたパワーデバイスが製品化されてきた。SiCは絶縁破壊電圧Ecが1ケタ高く、耐圧を確保するためのチップの厚さを薄くできるとともに、不純物濃度を高くすることができる。このため、シリコンではオン抵抗が大きく実用的ではない耐圧600Vから6500Vまでの範囲で、SiCを使ったパワーMOSFETが開発されている。 As a power device, there is a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). However, since silicon has a high resistance, thyristors, gate turn-off thyristors, bipolar transistors, and IGBTs, which can reduce the resistance when turned on by conductivity modulation, have been used, especially at 600 V or higher. On the other hand, in recent years, power devices using Silicon Carbide (hereinafter referred to as SiC) have been commercialized. SiC has a breakdown voltage Ec that is one digit higher, and the thickness of the chip for ensuring the withstand voltage can be reduced and the impurity concentration can be increased. For this reason, power MOSFETs using SiC have been developed in the range of withstand voltage of 600V to 6500V, which is not practical because of the large on-resistance of silicon.
パワーデバイスの進歩に合わせて小型化、低コスト化のために冷却技術も進歩して来ている。特に水冷は放熱能力が高く、小型化が必須な電気自動車やハイブリッド自動車に広く使われている。当初は、水に浸かる冷却フィンとパワーデバイスを実装したモジュール間を放熱グリスで接着し、冷却フィンとモジュールをボルト締めにより固定していた。次に、モジュールの底面を冷却フィンとする直接冷却方式が開発された。直接冷却方式では、放熱グリスがなくなるため熱抵抗が下がるという利点がある。この直接冷却方式をモジュールの上下に施したのが両面冷却モジュールである。両面冷却もモジュールは、片面冷却に比べ熱抵抗を半減できる。 With the progress of power devices, cooling technology is also advancing in order to reduce the size and cost. In particular, water cooling has a high heat dissipation capacity and is widely used in electric vehicles and hybrid vehicles that require miniaturization. Initially, the cooling fins soaked in water and the module on which the power device was mounted were glued together with thermal paste, and the cooling fins and the module were fixed by bolting. Next, a direct cooling method was developed in which the bottom surface of the module was used as a cooling fin. The direct cooling method has an advantage that the thermal resistance is lowered because the thermal paste is eliminated. The double-sided cooling module applies this direct cooling method to the top and bottom of the module. For double-sided cooling, the module can reduce the thermal resistance by half compared to single-sided cooling.
ここで、熱変化によって生じる応力により半導体素子が破壊されることを防止できるモールド型半導体装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、「IGBTが形成された半導体チップの表面に、Al合金からなる第1金属層、Niからなる第2金属層、Auからなる第3金属層を形成することでエミッタ電極を形成し、エミッタ電極の上にはんだを形成してなるモールド型パワーデバイスにおいて、はんだの降伏応力が少なくとも第1金属層の降伏応力よりも小さくなるようにする。」と記載されている。
Here, a molded semiconductor device capable of preventing a semiconductor element from being destroyed by stress generated by a thermal change is known (see, for example, Patent Document 1). In
ところで、最近、特に自動車では、はんだに鉛を含まないこと(鉛フリー)が求められている。普及している鉛フリーはんだはアルミ電極より降伏応力が大きい。そのため、普及している鉛フリーはんだのままでは、特許文献1に開示された技術を適用できず、特殊な鉛フリーはんだを開発する必要がある。
By the way, recently, especially in automobiles, it is required that the solder does not contain lead (lead-free). Popular lead-free solder has a higher yield stress than aluminum electrodes. Therefore, the technique disclosed in
本発明の目的は、はんだ材料にかかわらず熱応力による破壊を防止することができるパワー半導体装置等を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a power semiconductor device or the like capable of preventing fracture due to thermal stress regardless of the solder material.
上記目的を達成するために、本発明は、パワー半導体素子と、はんだ材と、前記はんだ材を介して前記パワー半導体素子と電気的に接続される導体と、を備え、前記パワー半導体素子は、一方の面に設けられる制御電極及び第1のアルミ電極と、他方の面に設けられる第2のアルミ電極と、前記第1のアルミ電極を覆うNi層と、前記制御電極を覆う第1の保護膜と、を有し、前記Ni層及び第1のアルミ電極は、前記第1の保護膜から離れているパワー半導体装置であって、前記パワー半導体素子は、前記第1の保護膜を覆う第2の保護膜を有し、前記Ni層は、前記第2の保護膜を挟んで前記第1の保護膜と対向する。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a power semiconductor element, a solder material, and a conductor electrically connected to the power semiconductor element via the solder material. A control electrode and a first aluminum electrode provided on one surface, a second aluminum electrode provided on the other surface, a Ni layer covering the first aluminum electrode, and a first protection covering the control electrode. A power semiconductor device having a film, the Ni layer and the first aluminum electrode being separated from the first protective film, and the power semiconductor element covering the first protective film. It has 2 protective films, and the Ni layer faces the 1st protective film with the 2nd protective film interposed therebetween .
本発明によれば、はんだ材料にかかわらず熱応力による破壊を防止することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to prevent fracture due to thermal stress regardless of the solder material. Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下、図面を用いて、本発明の第1~第2の実施形態によるパワー半導体装置の構成を説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。 Hereinafter, the configuration of the power semiconductor device according to the first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals indicate the same parts.
(比較例)
初めに、図1を用いて、比較例に係るパワー半導体装置(パワーデバイス)の構成を説明する。図1は、パワー半導体装置としての絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(Insulated Gate Bipolar Transistor、以下IGBTを称す)の両面冷却モジュールの断面を示す。詳細には、断面は、ゲート電極(ゲート配線)とアルミ電極(エミッタ電極)間の領域を示す。
(Comparative example)
First, the configuration of a power semiconductor device (power device) according to a comparative example will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a cross section of a double-sided cooling module of an insulated gate bipolar transistor (hereinafter referred to as an IGBT) as a power semiconductor device. In detail, the cross section shows the region between the gate electrode (gate wiring) and the aluminum electrode (emitter electrode).
IGBTはトレンチゲート構造で示している。IGBTチップ裏面には、アルミ電極さらにNi電極が設けられている。銅のコレクタ電極はチップのNi電極とはんだで接続されている。表面エミッタ側は裏面と同様に、アルミ電極さらにNi電極が設けられ、エミッタ電極とはんだで接続されている。ゲート電極は酸化膜上に形成され絶縁膜として、ポリイミドで覆われている。 The IGBT is shown by a trench gate structure. An aluminum electrode and a Ni electrode are provided on the back surface of the IGBT chip. The copper collector electrode is soldered to the Ni electrode of the chip. Similar to the back surface, the front emitter side is provided with an aluminum electrode and a Ni electrode, and is connected to the emitter electrode by soldering. The gate electrode is formed on an oxide film and is covered with polyimide as an insulating film.
図1でアルミ電極(エミッタ電極)上に形成されたNi電極はポリイミドと接している。ところで、IGBTを動作させると自己発熱によりIGBTチップの温度が上下する。各材料は熱膨張係数が違うため、熱応力が発生する。この温度変化が繰り返される(温度サイクル)とNi電極はポリイミドが接触しているところに熱応力の集中点が発生する。この熱応力によりアルミ電極(エミッタ電極)に亀裂(アルミクラック)が入りそこから表面側はんだが進入する。温度変化の回数の増加とともに、半田の進入距離も長くなり、最後にはゲート電極に達する。はんだがゲート電極に達するとゲートとエミッタが短絡しIGBTはオンできなり故障にいたる。 In FIG. 1, the Ni electrode formed on the aluminum electrode (emitter electrode) is in contact with the polyimide. By the way, when the IGBT is operated, the temperature of the IGBT chip rises and falls due to self-heating. Since each material has a different coefficient of thermal expansion, thermal stress is generated. When this temperature change is repeated (temperature cycle), a concentration point of thermal stress is generated at the place where the polyimide is in contact with the Ni electrode. Due to this thermal stress, cracks (aluminum cracks) are formed in the aluminum electrode (emitter electrode), and the surface side solder enters from there. As the number of temperature changes increases, the solder entry distance also increases, eventually reaching the gate electrode. When the solder reaches the gate electrode, the gate and emitter are short-circuited and the IGBT can be turned on, resulting in failure.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態によるIGBTを図2に示す。n-層1の裏面(図2の下側)にはAL(アルミ)電極層20が形成されさらにその裏面にはNi層21が形成されている。Ni層21裏面には半田22が形成されコレクタ電極100と接続されている。
(First embodiment)
The IGBT according to the first embodiment of the present invention is shown in FIG. An AL (aluminum)
基板中、裏面側にはn層2、p+層3が設けられIGBTのコレクタ層を形成している。n-層1の表面側には溝状のトレンチゲートが形成されている。トレンチゲートは、トレンチゲート表面に形成されたゲート酸化膜10と、トレンチを充填しているゲート電極材料であるポリシリコン11で構成されている。トレンチゲートは複数設けられ、その間にはp層4が設けられている。p層4中にはn+層6が設けられている。p層4がチャネル層、n+層6がエミッタ層それとトレンチゲートによりMOS(Metal Oxide Semiconductor)構造を形成している。この表面側のMOS構造と裏面側コレクタn層2、p+層3によりIGBTが形成されている。
In the substrate, the
p+層5が、反転層が形成されないp層4の不純物濃度をあげ、抵抗率を下げることで、IGBTの寄生サイリスタ動作を防止するため設けられている。n-層1表面には酸化膜30a、30bが設けられている。酸化膜30aにはコンタクト31が設けられている。コンタクト31を通じてエミッタAL(アルミ)電極24とp+層5及びn+層6が接触している。エミッタAL電極24上には、Niめっき25が形成されている。Niめっき層25上には半田27が設けられさらにその上に形成された裏面電極101と接続している。
The p +
すなわち、パワー半導体装置は、IGBT(パワー半導体素子)と、半田27(はんだ材)を介してIGBTと電気的に接続される裏面電極101(導体)と、を備える。 That is, the power semiconductor device includes an IGBT (power semiconductor element) and a back surface electrode 101 (conductor) that is electrically connected to the IGBT via a solder 27 (solder material).
チップにはIGBTの他にゲートに電圧を与えるゲート配線AL電極26が形成されている。ゲート配線AL電極26は、n-層1基板中に形成されたp-WELL層7、さらにその上の酸化膜30b上に形成されている。p-WELL層7は図には示されていないゲート酸化膜30bのコンタクト穴を通じてエミッタ電極24と接続されている。p-WELL層7をエミッタ電位とすることで、ゲートに加わる電位を安定させている。
In addition to the IGBT, the chip is formed with a gate
ゲート配線AL電極26はポリイミドなどの保護膜28で覆われている。保護膜28は、ゲート配線AL電極26に使われているアルミが、外部から侵入した水分により腐食するのを防止する。また、半田27が表面全面を覆うため、エミッタとゲートを絶縁するという役割も果している。
The gate
このように、ゲート配線AL電極26(制御電極)及びエミッタAL電極24(第1のアルミ電極)は、IGBT(パワー半導体素子)の一方の面(図2の上側面)に設けられ、AL電極層20(第2のアルミ電極)は、他方の面(図2の下側面)に設けられる。Niめっき層25(Ni層)は、エミッタAL電極24を覆う。保護膜28(第1の保護膜)は、ゲート配線AL電極26(制御電極)を覆う。
As described above, the gate wiring AL electrode 26 (control electrode) and the emitter AL electrode 24 (first aluminum electrode) are provided on one surface (upper side surface of FIG. 2) of the IGBT (power semiconductor element), and the AL electrode. The layer 20 (second aluminum electrode) is provided on the other surface (lower side surface of FIG. 2). The Ni plating layer 25 (Ni layer) covers the
なお、本実施形態では、AL電極層20は、AL電極24より高電位に接続される。つまり、AL電極層20は、相対的に高電位であり、AL電極24は相対的に低電位である。これにより、ゲート配線AL電極26(制御電極)に供給される制御信号に応じて、AL電極層20からAL電極24へ電流が流れる。
In this embodiment, the
本発明の実施形態では、保護膜28とNiめっき層25の間にも半田27が形成されている。これにより、Ni層と保護膜が接触することを回避できるため、Ni層と保護膜の界面に発生する熱応力集中点を排除し、アルミ電極に亀裂が入るのを防止できるため、特殊な半田を使うことなく高信頼な両面冷却モジュールが実現できる。
In the embodiment of the present invention, the
換言すれば、Niめっき層25(Ni層)及びエミッタAL電極24(第1のアルミ電極)は、保護膜28(第1の保護膜)から離れている。詳細には、Niめっき層25(Ni層)とゲート配線AL電極26(制御電極)との間において、Niめっき層25は、半田27(はんだ材)を挟んで保護膜28(第1の保護膜)と対向する。これにより、Niめっき層25と保護膜28による熱応力集中点が排除される。
In other words, the Ni plating layer 25 (Ni layer) and the emitter AL electrode 24 (first aluminum electrode) are separated from the protective film 28 (first protective film). Specifically, between the Ni plating layer 25 (Ni layer) and the gate wiring AL electrode 26 (control electrode), the
図3に本発明の第1実施形態によるIGBTの製造方法を示す。(S1)では、表面AL電極を形成する。(S2)では、表面AL電極にホトレジスト60を塗布し、図2には示していないホトマスク及び露光装置を用いたフォトリソグラフィにより、表面AL電極のうちエミッタAL電極24とゲート配線AL電極26となる領域のみレジスト60を残す。(S3)では、表面AL電極をエッチングし、エミッタAL電極24とゲート配線AL電極26を形成する。
FIG. 3 shows a method for manufacturing an IGBT according to the first embodiment of the present invention. In (S1), a surface AL electrode is formed. In (S2), the
(S4)では、保護膜を形成し、(S5)では、保護膜ホトにより、ゲート配線AL電極26の保護膜28となる領域のみホトマスク及び露光装置によりレジスト61を残す。(S6)では、保護膜をエッチングし保護膜28を形成する。(S7)では、Niめっきを行う。このとき、無電解めっきを使うことで、Niめっき層25はめっき液と触れる部分しか形成されない、すなわちエミッタAL電極24上にしか形成されない。(S8)では、半田層を塗布あるいはシート状の半田を置きリフローすることで形成する。
In (S4), a protective film is formed, and in (S5), the protective film photo leaves the resist 61 only in the region serving as the
(S2)及び(S5)のホト工程において、図3でA-A‘で示したエミッタAL電極24形成用のホトレジストの開口部は、B-B‘で示した保護膜28形成用のレジスト61よりも広く形成されている。これにより、保護膜28とNiめっき層25に隙間ができる。その後、(S8)の半田形成時に、この保護膜28とNiめっき層25間のすきまに半田が入り込み、図1で示した本発明の第1の実施形態を形成することができる。
In the photo steps of (S2) and (S5), the opening of the photoresist for forming the
以上説明したように、本実施形態によれば、はんだ材料にかかわらず熱応力による破壊を防止することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to prevent fracture due to thermal stress regardless of the solder material.
(第2の実施形態)
図4は本発明の第2の実施形態によるIGBTを示す。ゲート配線AL電極26は、保護膜28さらに半田27より硬度が低く保護膜28より硬度が高いレジンなどの第2の保護膜50で覆われている。保護膜50は、保護膜28とNiめっき層25間にも形成されている。
(Second embodiment)
FIG. 4 shows an IGBT according to the second embodiment of the present invention. The gate
換言すれば、IGBT(パワー半導体素子)は、保護膜28(第1の保護膜)を覆う保護膜50(第2の保護膜)を有する。Niめっき層25(Ni層)は、保護膜50を挟んで保護膜28と対向する。これより、Niめっき層25と保護膜28による熱応力集中点が排除される。
In other words, the IGBT (power semiconductor element) has a protective film 50 (second protective film) that covers the protective film 28 (first protective film). The Ni plating layer 25 (Ni layer) faces the
さらに、本実施形態では、半田27より硬度が低い第2の保護膜50と保護膜28が接触するため、保護膜端部の応力を下げることができる。これにより、第1の実施形態よりも大きい温度差が発生するような使用環境でもアルミ電極に亀裂が入るのを防止できる。
Further, in the present embodiment, since the second
詳細には、第2の保護膜50は、半田27(はんだ材)より硬度が低くかつ保護膜28(第1の保護膜)より硬度が高い。これにより、第2の保護膜50が熱応力に対するクッションとして機能する。
Specifically, the second
図5に本発明の第2の実施形態によるIGBTの製造方法を示す。(S1)の表面AL電極形成から(S6)の保護膜エッチングまでは、図3に本発明の第1実施形態の製造方法と同じである。(S70)では、第2の保護膜を形成し、(S80)では、第2の保護膜ホトにより、保護膜28を覆う第2の保護膜50となる領域のみホトマスク及び露光装置を用いたフォトリソグラフィによりレジスト62を残す。(S90)では、第2の保護膜をエッチングし保護膜28を覆う第2の保護膜50を形成する。フォトリソグラフィ(S80)及びエッチング(S90)により第2の保護膜50を高精度に形成できる。以降Niめっき形成以降は、図3で示した本発明の第1実施形態の製造方法と同じである。
FIG. 5 shows a method for manufacturing an IGBT according to the second embodiment of the present invention. From the formation of the surface AL electrode in (S1) to the etching of the protective film in (S6), FIG. 3 shows the same manufacturing method as that of the first embodiment of the present invention. In (S70), a second protective film is formed, and in (S80), only the region to be the second
(S2)及び(S5)のホト工程において、図5でA-A‘で示したエミッタAL電極24形成用のホトレジストの開口部は、B-B‘で示した保護膜28形成用のレジスト61よりも広く形成されている。さらに、(S80)の第2の保護膜ホトでは、C-C‘で示した第2の保護膜50形成用のレジスト62はB-B‘で示した保護膜28形成用のレジスト61よりも広く形成されている。これにより、保護膜28は第2の保護膜50で覆われる。その後、半田形成時に、この第2の保護膜50とNiめっき層25間のすきまに半田が入り込み図4で示した本発明の第2の実施形態を形成することができる。
In the photo steps of (S2) and (S5), the opening of the photoresist for forming the
図6A、6Bは本発明の第1あるいは第2の実施形態を適用したIGBTモジュールの実施形態を示す。図6Aは平面図である。上下アームが1つのパッケージに実装された2in1で示している。金属ケース110には、冷却用の柱状のフィン111が複数設けられている。すなわち、IGBTモジュール(モジュール)は、パワー半導体装置を収納する金属ケース110(ケース)を備える。金属ケース110の表面及び裏面には、放熱用のフィンが設けられている。これより冷却性能が向上する。
6A and 6B show an embodiment of an IGBT module to which the first or second embodiment of the present invention is applied. FIG. 6A is a plan view. The upper and lower arms are shown as 2in1 mounted in one package. The
IGBTモジュールは端子として、出力端子120、高電圧側端子121、低電圧側端子122、上アームエミッタ補助端子123a、下アームエミッタ補助端子123b、上アームゲート端子124a、下アームゲート端子124bを有する。金属ケース110からの各端子の取り出し部には、樹脂などの補強材105が設けられている。
The IGBT module has an
図6Bは、図6Aに示す平面図のA-A‘断面図である。IGBTチップ200及びダイオードチップ201の表面側は半田28a及び半田28bにより低電圧側端子122と接続されている。低電圧側端子122は絶縁シート130aを介して接着剤150により金属ケース110と接続している。IGBTチップ200及びダイオードチップ201の裏面側は半田22a及び半田22bにより出力端子120と接続されている。出力端子120は絶縁シート130bを介して接着剤150により金属ケース110と接続している。
FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line AA'shown in FIG. 6A. The surface side of the
また、IGBTチップ200及びダイオードチップ201及び出力端子120、高電圧側端子121、低電圧側端子122、上アームエミッタ補助端子123a、下アームエミッタ補助端子123b、上アームゲート端子124a、下アームゲート端子124bはレジン140でモールドされている。モールドされたレジン140は接着剤150を介して金属ケース110と接続している。本実施形態では、冷却フィンが上下に設けられているため、冷却フィンが裏面のみに設けられているIGBTモジュールに比べて冷却能力が高く、より大きな電流すなわち大きな出力を得ることができる。また、本発明を適用することで、より大きな温度変化に対しても信頼性が保障できるIGBTモジュールを提供することができる。
Further, the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add / delete / replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.
上記実施形態ではIGBTで説明したが、ソース及びドレイン電極がはんだで接合されるパワーMOSFETでも同じ効果が得られる。 In the above embodiment, the IGBT has been described, but the same effect can be obtained with a power MOSFET in which the source and drain electrodes are joined by soldering.
上記実施形態では、一例としてNチャネルIGBTに本発明を適用したが、PチャネルIGBTに適用してもよい。つまり、極性を逆にしてもよい。 In the above embodiment, the present invention is applied to the N-channel IGBT as an example, but the present invention may be applied to the P-channel IGBT. That is, the polarity may be reversed.
1:n-層
2:n層
3:p+層
4:p層
5:p+層
6:n+層
7:p-WELL層
10:ゲート酸化膜
11:ポリシリコン
20:AL(アルミ)電極層20
21:Ni層21
22:半田
24:エミッタAL(アルミ)電極
25:Niめっき層
26:ゲート配線AL電極
27:半田
28:保護膜
30:酸化膜
31:コンタクト
50:第2の保護膜
100:コレクタ電極
101:裏面電極
105:補強材
120:出力端子
121:高電圧側端子
122:低電圧側端子
123:エミッタ補助端子
124:ゲート端子
130:絶縁シート
140:レジンモールド
150:接着剤
1: n-layer 2: n layer 3: p + layer 4: p layer 5: p + layer 6: n + layer 7: p-WELL layer 10: gate oxide film 11: polysilicon 20: AL (aluminum)
21:
22: Solder 24: Emitter AL (aluminum) electrode 25: Ni plating layer 26: Gate wiring AL electrode 27: Solder 28: Protective film 30: Oxidized film 31: Contact 50: Second protective film 100: Collector electrode 101: Back surface Electrode 105: Reinforcing material 120: Output terminal 121: High voltage side terminal 122: Low voltage side terminal 123: Emitter auxiliary terminal 124: Gate terminal 130: Insulation sheet 140: Resin mold 150: Adhesive
Claims (7)
前記パワー半導体素子は、前記第1の保護膜を覆う第2の保護膜を有し、
前記Ni層は、前記第2の保護膜を挟んで前記第1の保護膜と対向する
ことを特徴とするパワー半導体装置。 A power semiconductor element, a solder material, and a conductor electrically connected to the power semiconductor element via the solder material are provided, and the power semiconductor element includes a control electrode provided on one surface and a first surface. It has an aluminum electrode, a second aluminum electrode provided on the other surface, a Ni layer covering the first aluminum electrode, and a first protective film covering the control electrode, and has the Ni layer and the first protective film. The aluminum electrode 1 is a power semiconductor device separated from the first protective film, and is a power semiconductor device.
The power semiconductor element has a second protective film that covers the first protective film.
The Ni layer faces the first protective film with the second protective film interposed therebetween.
A power semiconductor device characterized by this.
前記第2の保護膜は、
前記はんだ材より硬度が低くかつ前記第1の保護膜より硬度が高い
ことを特徴とするパワー半導体装置。 The power semiconductor device according to claim 1 .
The second protective film is
A power semiconductor device characterized by having a lower hardness than the solder material and a higher hardness than the first protective film.
第2のアルミ電極は、
第1のアルミ電極より高電位に接続される
ことを特徴とするパワー半導体装置。 The power semiconductor device according to claim 1.
The second aluminum electrode is
A power semiconductor device characterized in that it is connected to a higher potential than the first aluminum electrode.
前記パワー半導体装置を収納するケースを備え、
前記ケースの表面及び裏面に放熱用のフィンが設けられている
ことを特徴とするモジュール。 The module according to claim 4 .
A case for accommodating the power semiconductor device is provided.
A module characterized in that heat dissipation fins are provided on the front surface and the back surface of the case.
前記Ni層は、
無電解めっき法により形成される
ことを特徴とする製造方法。 The method for manufacturing a power semiconductor device according to claim 1.
The Ni layer is
A manufacturing method characterized by being formed by an electroless plating method.
前記第2の保護膜は、
フォトリソグラフィ及びエッチングにより形成される
ことを特徴とする製造方法。 The method for manufacturing a power semiconductor device according to claim 1 .
The second protective film is
A manufacturing method characterized by being formed by photolithography and etching.
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