[发明专利]半导体装置制造方法

说明书

本半导体装置制造方法包括准备工序和烧结接合工序。准备工序中，准备具有层叠结构的烧结接合工件(X)，所述层叠结构包含：基板(S)、配置在其单面侧且要进行接合的多个半导体芯片(C)、以及分别夹设在各半导体芯片(C)与基板(S)之间的含有烧结性颗粒的多个烧结接合用材料层(11)。烧结接合工序中，通过在将厚度为5～5000μm且拉伸模量为2～150MPa的缓冲材料片(20)与烧结接合工件(X)重叠并夹持在一对加压面(Pa、Pa)之间的状态下，在该加压面(Pa、Pa)之间将烧结接合工件(X)沿着其层叠方向进行加压并历经加热过程，从而由各烧结接合用材料层(11)形成烧结层(12)。这种半导体装置制造方法适合在加压条件下将多个半导体芯片一并烧结接合于基板。

技术领域

本发明涉及制造所谓功率半导体装置等半导体装置的方法。

背景技术

半导体装置的制造中，作为用于使半导体芯片得以与基板侧电连接的同时芯片接合于引线框、绝缘电路基板等基板的手法，已知有如下手法：在基板与芯片之间形成Au-Si共晶合金层而实现接合状态的手法；利用软钎料、含导电性颗粒的树脂作为接合材料的手法。

另一方面，近年来承担电力的供给控制的功率半导体装置的普及显著。功率半导体装置中，大多数情况下因工作时的通电量大而放热量较大。因此，功率半导体装置的制造中，对于使半导体芯片得以与基板侧电连接的同时芯片接合于基板的手法，要求在高温工作时也能实现可靠性高的接合状态。采用SiC、GaN作为半导体材料而实现了高温工作化的功率半导体装置中，这样的要求特别强烈。而且，为了应对这样的要求，作为伴有电连接的芯片接合手法，提出了使用含有烧结性颗粒和溶剂等的烧结接合用组合物的技术。

在使用含有烧结性颗粒的烧结接合用材料而进行的芯片接合中，首先，相对于基板的芯片接合预定部位，借助烧结接合用材料，在规定的温度/载荷条件下载置半导体芯片。之后，以在基板与其上的半导体芯片之间发生烧结接合用材料中的溶剂的挥发等且在烧结性颗粒间进行烧结的方式，进行在规定的温度/加压条件下的烧结工序。由此，在基板与半导体芯片之间形成烧结层，将半导体芯片电连接于基板，且以机械的方式进行接合。这样的技术记载于例如下述的专利文献1、2。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2008/065728号

专利文献2：日本特开2013-039580号公报

发明内容

发明要解决的问题

在通过烧结接合进行芯片接合的半导体装置制造过程中的该烧结接合工序中，有时使用具备用于加热加压的一对平行平板的加热加压机。该工序中，具体而言，在将借助烧结接合用材料层而临时固定的基板和半导体芯片、即工件夹设在朝向基板与半导体芯片的层叠方向敞开的一对平行平板之间的状态下，在利用该一对平行平板进行加压的同时进行加热。通过历经这种过程，从而由烧结接合用材料层形成烧结层，使半导体芯片烧结接合于基板。

此外，在通过烧结接合进行芯片接合的半导体装置制造过程中的该烧结接合工序中，有时多个半导体芯片被一并烧结接合于基板。然而，使用上述加热加压机一并进行烧结接合工序时，在所形成的多个烧结层中，有时观察到其周缘部未接合于基板、半导体芯片。可认为这种接合不良的原因在于，在烧结接合工序中作用于夹持在平行平板之间的工件的载荷在多个烧结接合用材料层之间存在不均性。工件中的半导体芯片、烧结接合用材料层的厚度小至数μm～数百μm左右，在使用具备一对平行平板的加热加压机进行的烧结接合工序中，平行平板自理想的平行姿态发生的偏离和/或倾斜容易导致每个半导体芯片和/或烧结接合用材料层的载荷差异。可认为：平行平板的平行度、姿态控制的准确度不符合半导体芯片、烧结接合用材料层的薄度时，容易发生上述接合不良。