[发明专利]半导体装置以及半导体装置的制造方法

说明书

相关申请

本申请享有以日本专利申请2012-205776号(申请日为2012年9月19日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含了该基础申请的全部内容。

技术领域

本发明涉及半导体装置以及半导体装置的制造方法。

背景技术

通常，已知有：通过使用了焊锡材料的焊锡接合将半导体芯片安装在安装基板上而成的半导体装置。例如，晶体管、二极管、电容器、半导体闸流管等具备单一功能的分立型半导体芯片通过焊锡接合来直接安装在以铜板等为主成分的安装基板上。另外，IC、LSI等模块型的半导体芯片通过焊锡接合来安装在安装基板上。在安装了模块型的半导体芯片的安装基板上通过焊锡接合来进一步接合散热片等其他构件。

作为焊锡接合中使用的焊锡材料，一直以来使用Pb系或Pb-Sn系。近年来，随着无Pb化，使用Sn-Ag系或Sn-Ag-Cu系。特别是在安装模块型的半导体芯片时，使用具有300℃附近的熔点的Pb系焊锡材料，安装散热片等构件时，使用具有200℃以下的熔点的较低熔点的焊锡材料。

近年来，随着电子设备的小型化和高输出功率化，具有在电子设备上搭载的半导体装置中的每单位面积的发热量上升的倾向。硅(Si)半导体装置的一般的工作温度为125℃，其能够使用的温度即使是高的话，也为约200℃。即，在300℃以下的环境下使用Si半导体装置。与此相对，SiC、GaN等高输出功率化合物半导体装置即使在300℃以上的高温的环境下，也能够以低损耗工作。

但是，当通过焊锡材料将半导体芯片安装在安装基板上而成的以往的半导体装置在高温的环境下工作时，熔点低的焊锡材料发生再熔融，存在切断半导体芯片与安装基板的配线的电连接等问题。即，以往的半导体装置在高温的环境下难以稳定地工作，具有耐热性低的问题。

作为耐热性高的半导体装置，已知有：通过Au-Sn共晶焊锡来将半导体芯片安装在安装基板上而成的半导体装置、以及通过利用了Ag纳米粒子的低温烧结法来将半导体芯片安装在安装基板上而成的半导体装置。但是，使用这些无铅的高耐热性接合材料制造的半导体装置由于使用比较大量的Au、Ag等贵金属等而具有高成本的问题。

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的目的在于，提供耐热性、可靠性高并且能够以低成本制造的半导体装置以及半导体装置的制造方法。

用于解决问题的手段

本发明的半导体装置具有：安装基板、半导体芯片、接合层以及软质金属层。上述半导体芯片通过上述接合部以及上述软质金属层来接合在上述安装基板上。上述接合层具有合金层，该合金层以（A）成分以及（B）成分为主成分来构成，所述（A）成分是选自Sn、Zn、In中的任意一种金属或者Sn、Zn、In的合金，所述（B）成分是选自Cu、Ni、Ag、Cr、Zr、Ti、V中的任意一种金属或者选自Cu、Ni、Ag、Cr、Zr、Ti、V中的任意一种金属与选自Sn、Zn、In中的任意一种金属的合金。上述软质金属层包含选自Cu、Al、Zn、Ag中的任意一种金属。

本发明的一种半导体装置的制造方法具有下述工序：在安装基板与半导体芯片之间依次层叠熔融层、接合支撑层以及软质金属层的工序；以及将上述半导体芯片安装在上述安装基板上的工序。上述熔融层包含选自Sn、Zn、In中的任意一种金属或者Sn、Zn、In的合金。上述接合支撑层包含选自Cu、Ni、Ag、Cr、Zr、Ti、V中的任意一种金属、或者选自Cu、Ni、Ag、Cr、Zr、Ti、V中的任意一种金属与选自Sn、Zn、In中的任意一种金属的合金。上述软质金属层包含选自Cu、Al、Zn、Ag中的任意一种金属。通过使上述熔融层成为液相状态，使上述熔融层中所包含的金属或者合金与上述接合支撑层中所包含的金属或者合金相互扩散，从而形成熔点比上述熔融层的熔点更高的合金层，由此将上述半导体芯片安装在上述安装基板上。

本发明的另一种半导体装置的制造方法具有下述工序：在安装基板与半导体芯片之间依次层叠熔融层以及软质金属层的工序；以及将上述半导体芯片安装在上述安装基板上的工序。上述安装基板至少在表面上具有包含Cu的配线层。上述熔融层包含选自Sn、Zn、In中的任意一种金属或者Sn、Zn、In的合金。通过使上述熔融层成为液相状态，使上述熔融层中所包含的金属或者合金与上述配线层中所包含的Cu相互扩散，从而形成熔点比上述熔融层的熔点更高的合金层，由此将上述半导体芯片安装在上述安装基板上。

附图说明

图1是显示第一实施方式的半导体装置的截面图。