[发明专利]粘结接合结构

说明书

本发明为将发热体和金属的支撑体(20)经由由铜粉(31)的烧结体(32)形成的接合部位(30)来接合而成的粘结接合结构。支撑体(20)至少在其最表面存在有铜或金。以跨越支撑体(20)与烧结体(32)的接合界面(40)的方式形成有支撑体(20)的铜或金与烧结体(32)的铜的相互扩散部位(41)。优选的是在相互扩散部位(41)以跨越接合界面(40)的方式形成有晶体取向为同方向的铜的晶体结构。

技术领域

本发明涉及粘结接合结构，更详细地说，涉及适合用于半导体元件的 芯片和金属的支撑体的芯片粘结(die bonding)接合结构的粘结接合结构。

背景技术

关于半导体元件的接合，专利文献1中记载了一种半导体装置，其具 有：在一面具有集电极、在另一面具有发射极的半导体元件；和在一面具 有第一电极配线的绝缘基板。绝缘基板的第一电极配线与半导体元件的集 电极经由第一接合层来连接。该第一接合层成为了将接合用材料烧结而成 的烧结层，该接合用材料包含：由碳酸银等形成的金属粒子前体；和由熔 解温度为200度以上的羧酸金属盐的粒子形成的还原剂。而且，半导体元 件与烧结层直接进行金属键合。该文献中记载的技术的目的在于，使得能 够在更低温下实现由接合界面处的金属键合产生的接合。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-094873号公报

发明内容

于是，在汽车、家电制品、产业设备等众多的领域中，逆变器、转换 器的电力损耗的减少成为了必要的课题。因此，为了大幅地改善设备的能 量利用效率，提出了各种使用了SiC、GaN等新材料的半导体元件。这些半 导体元件由于在其工作时伴有大量的发热，因此为了使半导体元件不因该 热而受到损伤，对于半导体封装要求充分的散热对策。在散热上一般利用 将半导体元件接合固定的引线框、基板。上述的专利文献1中记载的技术 虽然涉及半导体元件的接合，但是关注的是接合温度，没有进行有关散热 的研究。

因此，本发明的课题在于以半导体元件的芯片(die；也称为裸片、模 片)为首的各种发热体的接合结构的改良，更详细地说，在于提供可高效 率地将由发热体产生的热进行散放的接合结构。

本发明提供一种粘结接合结构，其是将发热体和金属的支撑体经由由 铜粉的烧结体形成的接合部位来接合而成的粘结接合结构，其中，上述支 撑体至少在其最表面存在有铜或金，以跨越上述支撑体与上述烧结体的接 合界面的方式形成有该支撑体的铜或金与该烧结体的铜的相互扩散部位。

特别地，本发明提供一种芯片粘结接合结构，其是将半导体元件的芯 片和金属的支撑体经由由铜粉的烧结体形成的接合部位来接合而成的芯片 粘结接合结构，其中，上述支撑体至少在其最表面存在有铜或金，以跨越 上述支撑体与上述烧结体的接合界面的方式形成有该支撑体的铜或金与该 烧结体的铜的相互扩散部位。

另外，本发明提供一种粘结接合结构，其是将发热体和金属的支撑体 经由由镍粉的烧结体形成的接合部位来接合而成的粘结接合结构，其中， 上述支撑体至少在其最表面存在有镍，以跨越上述支撑体与上述烧结体的 接合界面的方式形成有该支撑体的镍与该烧结体的镍的相互扩散部位。

进而，本发明提供一种粘结接合结构，其是将发热体和金属的支撑体 经由由银粉的烧结体形成的接合部位来接合而成的粘结接合结构，其中， 上述支撑体至少在其最表面存在有银，以跨越上述支撑体与上述烧结体的 接合界面的方式形成有该支撑体的银与该烧结体的银的相互扩散部位。

附图说明

图1为表示作为本发明的粘结接合结构的一个实施方式的芯片粘结接 合结构的纵剖面的示意图。

图2为将图1中的主要部分放大表示的示意图。

图3为表示作为本发明的粘结接合结构的另一个实施方式的芯片粘结 接合结构的纵剖面的示意图(与图1相当的图)。