[发明专利]具有半导体芯片和金属板的半导体设备及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括封装的半导体芯片和金属板的半导体设备。

背景技术

常规地，具有半导体元件比如IGBT的半导体芯片与金属块和/或散热板封装在一起以使得形成封装半导体装备。这个装备例如在日本专利No.3750680(相应于USP 7,009,292)中描述。在这个装备中，发射铝电极形成于半导体基板的表面上，IGBT形成于其上。而且，栅极布线层通过LOCOS氧化膜和绝缘膜形成于基板的表面上。

为了隔离发射铝电极和栅极布线层以便不会短路，形成保护膜来覆盖栅极布线层的表面。发射铝电极和栅极布线层用保护膜彼此间电绝缘。金属块经由焊料层结合至发射铝电极和保护膜。

然而，在上述常规技术中，当扰动施加于该装备时，保护膜可能会破裂。在此情况下，焊料层会穿入裂纹到达栅极布线层，因此发射铝电极和栅极布线层会短路。

保护膜中产生裂纹的原因不仅是扰动而且还有在形成保护膜的步骤中发生的工艺故障。例如，在JP-A-2007-27565中，在保护膜和金属膜形成于半导体基板上之后，保护膜上的一部分金属膜通过用切割刀头切割一部分保护膜和金属膜来移除。这部分金属膜是不必要的部分。

由于刀头切割金属膜下面的保护膜，保护膜会被损坏。因而，可能会在保护膜中产生裂纹。类似于扰动，焊料层会穿入裂纹到达栅极布线层，因此发射铝电极和栅极布线层会短路。

因而，在形成保护膜时或在形成保护膜之后，裂纹可能会在保护膜中产生。因而，如果焊料层穿过裂纹并到达栅极布线层，发射铝电极和栅极布线层会短路。

发明内容

考虑到上述问题，本公开的目标是提供一种半导体设备，其防止了表面电极和第一金属布线之间的短路。本公开的另一目标是提供一种制造半导体设备的方法。

根据本公开的第一个方面，一种半导体设备包括：包括半导体元件的半导体芯片，其中半导体芯片还包括第一区域和第二区域，并且具有第一表面和第二表面；布置于半导体芯片的第一表面上并且与半导体芯片的第一区域电耦合的表面电极；布置于半导体芯片的第一表面上并且与半导体芯片的第二区域电耦合的第一金属布线，其中第一金属布线控制将施加至第二区域的电势；布置于表面电极上的金属层；覆盖第一金属布线的第一保护膜；覆盖至少一部分表面电极和一部分第一金属布线并且与金属层和表面电极经由焊料层电耦合的金属板，其中焊料层布置于金属层上；以及布置于所述至少一部分第一金属布线上的绝缘层，其经由焊料层和第一保护膜由金属板覆盖。半导体芯片、表面电极、第一金属布线和金属板被封装，并且绝缘层布置于所述一部分第一金属布线和第一保护膜之间。

在以上设备中，由于绝缘层布置于第一金属布线上，即使裂纹产生于第一保护膜中，并且焊料层穿入裂纹，焊料也停止于绝缘层处，因此限制了焊料层到达第一金属布线。于是，第一金属布线和表面电极不会短路。

根据本公开的第二个方面，一种半导体设备包括：包括半导体元件的半导体芯片，其中半导体芯片还包括第一区域和第二区域，并且具有第一表面和第二表面；布置于半导体芯片的第一表面上并且与半导体芯片的第一区域电耦合的表面电极；布置于半导体芯片的第一表面上并且与半导体芯片的第二区域电耦合的第一金属布线，其中第一金属布线控制将施加至第二区域的电势；布置于表面电极上的金属层；覆盖第一金属布线的第一保护膜；覆盖至少一部分表面电极和一部分第一金属布线并且与金属层和表面电极经由焊料层电耦合的金属板，其中焊料层布置于金属层上；以及布置于第一保护膜上的氟化表面处理层，第一保护膜经由氟化表面处理层由金属板覆盖。半导体芯片、表面电极、第一金属布线和金属板被封装，并且氟化表面处理层布置于金属板和第一保护膜之间。

在以上设备中，由于具有非常低的焊料湿润性的氟化表面处理层形成于第一保护膜上，氟化表面处理层拒绝焊料层。因而，即使裂纹产生于第一保护膜中，裂纹由氟化表面处理层覆盖。因而，限制了焊料层到达第一金属布线。于是，第一金属布线和表面电极不会短路。