[发明专利]半导体装置

说明书

本发明提供一种可靠性及耐久性较高的半导体装置，所述半导体装置与使用SiC、GaN元件的半导体装置相对应，即使半导体元件的动作温度是例如175℃以上的高温，密封树脂也不容易发生热氧化劣化，能防止裂纹的产生。半导体装置(100)包括用密封材料对包含半导体元件(6)、绝缘基板(4)以及印刷基板(9)的构件进行密封而形成的成形体，所述绝缘基板(4)与所述半导体元件的一个面相接合，所述印刷基板(9)用于连接与所述半导体元件的另一个面相接合的外部电路，所述密封材料包含：第一密封材料(13)，该第一密封材料(13)是包含环氧树脂主剂、固化剂及平均粒径为1～100nm的无机填充材料而构成的纳米复合树脂；以及第二密封材料(11)，该第二密封材料(11)由不包含无机填充材料的热固性树脂、热塑性树脂或两者的混合物构成。

技术领域

本发明涉及半导体元件的密封材料，特别涉及使用SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)的半导体装置。

背景技术

以往，在使用一般所使用的Si(硅)半导体元件的半导体装置中，利用环氧树脂、硅胶来进行密封，以确保绝缘性。另一方面，由于SiC、GaN与Si相比具有优异的电气特性，因此，近年来面向实用化的研究开发正逐步推进，将来，设想将半导体元件由Si替换成SiC、GaN。由SiC、GaN所构成的半导体元件与Si半导体元件相比，在高温下的动作特性较为优异。特别是SiC据说甚至能在至300℃为止的温度下动作。

在将SiC用于半导体元件的情况下，能提高半导体元件的电流密度，但若将半导体元件设为高电流密度，则发热量会增大，半导体元件的温度会成为高温。因此，出现了提高所使用的密封材料的耐热性能的需要。在将现有技术中的一般硅胶用作为密封材料的情况下，在175℃以上的高温、氧气气氛下，有时硅胶会因发生氧化劣化而产生裂纹。另外，在将一般的环氧树脂用作为密封材料的情况也相同，有时会出现树脂发生氧化劣化而产生裂纹等的问题。此外，以下就在存在氧气的状态下的热劣化的意义来说，也将如上所示在高温、氧气气氛下所发生的劣化称为“热氧化劣化”。

在半导体元件的密封中，已知有如下技术：即，从耐湿性的观点来看，使用第一树脂和第二树脂，来对半导体元件进行双重覆盖(参照专利文献1)。另外，在功率半导体模块的制造中，已知有如下技术：即，从防止与半导体元件相邻的焊料层产生热疲劳的观点来看，用第一密封材料层和第二密封材料层来对半导体元件进行覆盖(参照专利文献2)。

然而，无论是哪种技术，都不是能在SiC、GaN这样的致力于高温动作的半导体元件中即使在例如175℃这样的高温下也能保持密封特性的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平5-13623号公报

专利文献2：日本专利特开2010-219420号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可靠性及耐久性较高的半导体装置，所述半导体装置与使用SiC、GaN元件的半导体装置相对应，即使半导体元件的动作温度是例如175℃以上的高温，密封树脂也不容易发生热氧化劣化，能防止裂纹的产生。

解决技术问题所采用的技术手段

本发明是为了解决上述问题而完成的。即，根据本发明的一个实施方式，半导体装置包括用密封材料对包含绝缘基板和印刷基板的构件进行密封而形成的成形体，所述绝缘基板与所述半导体元件的一个面相接合，所述印刷基板用于连接与所述半导体元件的另一个面相接合的外部电路，所述密封材料包含：包含环氧树脂主剂、固化剂及平均粒径为1～100nm的无机填充材料而构成的纳米复合树脂即第一密封材料；以及由热固性树脂、热塑性树脂或两者的混合物所构成的第二密封材料。