[发明专利]使用银浆料进行结合的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年11月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利 申请第10-2014-0158778号的优先权权益，其全部内容通过引用的方式 并入本文。

技术领域

本发明涉及一种使用银浆料进行结合的方法。更具体而言，本发 明涉及一种使用银浆料结合半导体器件的结合方法。

背景技术

随着近来家电变得越来越大并具有越来越大的容量的趋势，对于 具有高击穿电压、高电流和高速开关特性的功率半导体器件的需求日 益增加。其中，碳化硅(SiC)半导体器件比现有的硅(Si)半导体器 件具有更宽的带隙，因此即使在高温也具有稳定的半导体特性。

然而，必须应用即使在高温也稳定的包装材料，以获得高温操作 的效果。具体而言，目前用于结合半导体器件的焊料具有低于230℃的 熔点，因而无法在最终运行碳化硅半导体器件的250℃的结合温度下使 用。

为替换目前的焊料，近来已经建议将含有金(Au)的高温焊料等 作为替代物。然而，高温焊料等较为昂贵并具有较差的特性例如接合 强度。

此外，已经建议将烧结并接合银(Ag)纳米颗粒的方法作为高温 结合的方法，但是需要较长的高温工序，引起器件特性的劣化。已经 形成含有介质材料例如玻璃粉的浆料来活化大尺寸银颗粒之间的烧 结，但是残余玻璃可能引起电阻增加。

以上在背景部分公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，因 而其可能包含不构成该国本领域普通技术人员已知的现有技术的信 息。

发明内容

本公开内容致力于提供使用银浆料进行结合的方法，该方法具有 无需使用玻璃粉而结合半导体器件的优势。

本发明的示例性实施方式提供一种使用银浆料进行结合的方法， 该方法包括以下步骤：用银浆料涂覆半导体器件或基板，该银浆料包 含多个银颗粒和多个铋颗粒；将半导体布置在基板上；以及通过加热 银浆料来形成结合层，其中，半导体和基板通过结合层而相互结合。

在某些实施方式中，在形成结合层的步骤中，加热可以在272℃或 更高温度进行。

在某些实施方式中，在形成结合层的步骤中，加热可以在300℃或 更高温度进行。

在某些实施方式中，形成结合层的步骤可以包括：加热银浆料以 将铋颗粒转化为铋液体；用铋液体覆盖银颗粒的表面；使覆盖银颗粒 的表面的铋液体接触邻近的铋液体；使铋液体扩散至银颗粒中；以及 使银颗粒扩散至铋液体中以形成银颗粒相互接合的结合层。

在某些实施方式中，在形成结合层的步骤中，基本上所有的铋液 体可以扩散到银粉末中。

在某些实施方式中，铋颗粒可以以10wt％或更少量包含在银浆料 中。

在某些实施方式中，铋颗粒可以以5wt％或更少量包含在银浆料 中。

在某些实施方式中，银颗粒可以具有1～10μm范围内的直径。

在某些实施方式中，铋颗粒可以具有1～10μm范围内的直径。

根据本发明的实施方式，包含银颗粒和铋颗粒的银浆料可以通过 仅在铋的熔点加热而接合，由此缩短烧结时间并使得能够使用相对大 尺寸的银颗粒。因此，半导体器件暴露于高温的时间得以缩短，由此 使得对于半导体器件的损伤最小化。

此外，因为没有使用非金属烧结介质(mediator)材料例如玻璃粉， 因此可以减小电阻。

附图说明

图1和图2是示意性地示出使用银浆料将半导体器件结合于基板 的方法的图。

图3是示意性地示出根据本发明示例性实施方式的银浆料的图。

图4至图8是按序示出根据本发明示例性实施方式的使用银浆料 进行结合的方法的图。

具体实施方式

本发明的示例性实施方式将参照附图进行详细描述。然而，本发 明不限于本文所记载的实施方式，因而可以以很多不同形式实施。

在附图中，为清楚起见，将层、膜、板、区域等的厚度放大。此 外，将理解的是，当提到层在另一个层或基板“上”时，其可以直接 形成在另一个层或基板上或者第三层可以插在中间。贯穿说明书，相 似的附图标记基本指代相似的部件。

现在，将参照图1至图8说明根据本发明示例性实施方式的使用 银浆料进行结合的方法。