[发明专利]半导体装置的制造方法及半导体装置

说明书

本申请享受以日本专利申请2011－175075号（申请日：2011年8月10日）为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包括基础申请的全部内容。

技术领域

本发明涉及半导体装置的制造方法及半导体装置。

背景技术

一般而言，在半导体装置中，作为半导体芯片向安装基板上的安装方法，采用使用了钎焊材料的钎焊接合。作为这样的钎焊材料，很久以来使用Pb类及Pb－Sn类，近年来，随着无Pb化，使用Sn－Ag类或Sn－Ag－Cu类。此外，在Si的分立型半导体装置中，使用通过Si与Au镀层的反应进行的共晶接合。

近年来，随着电子设备的小型化，搭载的半导体装置的发热密度处于上升的趋势。此外，Si半导体装置的一般的动作温度是125℃、在300℃以下使用，相对于此，SiC、GaN等的化合物半导体装置能够进行300℃以上的动作，在高温动作中能够降低损失。

所以，要求可得到300℃以上的高温下的良好的耐热性及耐热循环性的安装方法。作为这样的安装方法，使用了Au－Si共晶钎焊的接合、及基于Ag纳米粒子的低温烧结等已实用化。但是，在这些安装方法中，由于使用Au、Ag等的贵金属，所以应用受到限制。

发明内容

本发明通过通用性较高、可得到良好的高温环境下的可靠性的方法进行半导体芯片的安装，能够进行半导体装置的高温动作。

技术方案的半导体装置的制造方法，在安装基板与半导体芯片之间夹装如下的接合层，并在熔融层的熔点以上的温度下保持、通过液相扩散形成比熔融层熔点高的合金层而使安装基板与半导体芯片接合，上述接合层具有：含有从Cu、Al、Ag、Ni、Cr、Zr、Ti中选择的某种金属或其合金的接合支撑层，和夹着接合支撑层而层叠的、含有从Sn、Zn、In中选择的某种金属或由从这些金属中选择的两种以上的金属构成的合金的熔融层，该接合层至少在最外层形成熔融层。

此外，技术方案的半导体装置，具备：安装基板；半导体芯片，接合在上述安装基板上；以及接合部，设在安装基板与半导体芯片之间，该接合部具有：含有从Cu、Al、Ag、Ni、Cr、Zr、Ti中选择的某种金属或其合金的接合支撑层，和夹着接合支撑层而设置的、含有从Sn、Zn、In中选择的至少某种金属和在接合支撑层中含有的金属的合金层。

附图说明

图1是表示有关第1实施方式的半导体装置的安装基板与半导体芯片的接合工序的剖视图。

图2（a）~图2（d）是表示有关第1实施方式的半导体装置的安装基板与半导体芯片的接合工序的接合层部分的放大剖视图。

图3是表示第1实施方式的一形态的剖视图。

图4（a）~图4（b）是表示第1实施方式的一形态的剖视图。

图5（a）~图5（b）是表示有关第2实施方式的半导体装置的安装基板与半导体芯片的接合工序的接合层部分的放大剖视图。

图6（a）~图6（b）是表示有关第3实施方式的半导体装置的安装基板与半导体芯片的接合工序的接合层部分的放大剖视图。

图7是表示第3实施方式的一形态的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

（第1实施方式）

在本实施方式中，如以下这样将安装基板与半导体芯片接合而形成半导体装置。首先，如图1所示，在例如由SiN构成的绝缘基板11a的表面及背面上，在形成有例如由Cu构成的布线层11b的安装基板11的布线层11b上的规定位置形成接合层12后，载置例如SiC半导体芯片等的半导体芯片13。

在图2（a）中表示图1的虚线部分即接合层部分的放大剖视图。在接合层12中，夹着例如10μm的由作为高熔点金属的Cu构成的接合支撑层12a而层叠有例如10μm的由作为低熔点金属的Sn构成的两层熔融层12b。接合层12通过例如用镀层法等在布线层11b上依次层叠熔融层12b、接合支撑层12a、熔融层12b而形成。然后，在上层的熔融层12b上载置半导体芯片13。

接着，如图2（b）所示，在安装基板11及半导体芯片13上，根据需要，例如在惰性气氛中，一边施加规定的压力，一边在熔融层12b的熔点（Sn的熔点：232℃）以上的温度下保持。由此，使熔融层（Sn层）12b成为液相状态（熔融层12b’），将安装基板11（布线层11b）及半导体芯片13的接合面沾湿。