[发明专利]一种半导体装置及其制作方法

说明书

本发明提出一种半导体装置，包括绝缘导热基板、金属线路层以及散热元件。金属线路层包含多个结合结构，该结合结构位于绝缘导热基板与散热元件之间，散热元件藉由焊料接合结构连接于金属线路层，焊料接合结构包覆结合结构。此外，一种半导体装置的制作方法亦被提出。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体装置及其制作方法。

背景技术

目前功率模块朝向高功率、薄型化以及高密度化进行整合与开发，且热应力与疲劳寿命也需符合一定需求。针对高功率的功率模块而言，可通过并联最小功率晶体的做法，达到高功率的输出能力。

习用功率模块为在陶瓷基板的一面接合功率晶体元件，而陶瓷基板的另一面接合金属散热元件，且陶瓷基板本身具有很高的散热系数与大电流负载的能力，故可经由陶瓷基板将功率晶体元件产生的热传导至金属散热元件，换言之，习用功率模块可通过陶瓷基板作为一热传导路径的媒介，藉此达到散热的目的。

然而，习用功率模块的陶瓷基板与金属散热元件之间的热膨胀差异很大，陶瓷基板与金属散热元件之间黏合的焊接部分易产生裂缝，阻碍热传导路径，如此造成功率晶体元件的热无法有效的被散去。因此，如何改良并能提供一种半导体装置及其制作方法来避免上述所遭遇到的问题，为业界所待解决的课题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种半导体装置及其制作方法，提升焊料接合结构的连接绝缘导热基板与散热元件之间的散热面积与热传导途径。

为了实现上述目的，本发明提供了一种半导体装置，包括：

一绝缘导热基板；

一金属线路层，包含多个结合结构；以及

一散热元件，其中该结合结构位于该绝缘导热基板与该散热元件之间，该散热元件藉由一焊料接合结构连接于该金属线路层，该焊料接合结构包覆该结合结构。

上述的半导体装置，其中，该焊料接合结构包覆该结合结构的位置之间具有一间隙，该焊料接合结构的材料为一烧结银，该焊料接合结构包括一平面件与多个凹陷体，该凹陷体凸出于该平面件一表面，且该结合结构嵌入于该凹陷体内，该结合结构的顶面轮廓的宽度等于对应的该凹陷体的底面轮廓的宽度，该结合结构的厚度大于对应的该凹陷体的厚度，该凹陷体的最大宽度大于该结合结构的宽度；该多个结合结构凸出于该绝缘导热基板一表面，该结合结构的截面形状为一多边形体、一圆形体或一椭圆形体；该金属线路层包括一底层，该底层设置于该结合结构与该绝缘导热基板一表面之间，且该结合结构凸出于该底层，该金属线路层之间的一连接边区域中，该结合结构的至少一边缘角为圆弧角，该金属线路层之间的一连接边区域中，各该结合结构包含圆弧角与边角，该圆弧角靠近该连接边区域一边缘；该绝缘导热基板为一陶瓷基板，该陶瓷基板的材质为氮化铝、氧化铝、氧化铍、氮化硅或碳化硅。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种半导体装置的制作方法，其中，包括如下步骤：

步骤一，形成一金属线路层中的多个结合结构于一绝缘导热基板，其中该结合结构凸出于该绝缘导热基板；

步骤二，形成一焊料接合结构于一散热元件上，其中该焊料接合结构具有多个凸柱体；

步骤三，对位该金属线路层的该结合结构与该焊料接合结构的该凸柱体，其中该凸柱体对应该结合结构的位置之间具有一间隙；以及

步骤四，热压该绝缘导热基板与该散热元件，使该焊料接合结构包覆该结合结构，以将该散热元件结合至该金属线路层，其中经热压后的该凸柱体朝向该间隙变形。

上述的半导体装置制作方法，其中，在所述的形成该焊料接合结构于该散热元件上的步骤二中，还包括以下步骤：

形成该凸柱体，使该凸柱体的排列方式相同于该结合结构的排列方式；