[发明专利]半导体芯片、半导体器件及其制造方法

说明书

本公开提供了半导体芯片、半导体器件及其制造方法。该半导体器件包括基底基板和在基底基板上的半导体芯片，半导体芯片包括第一层结构和与第一层结构相反的第二层结构以及在第一层结构与第二层结构之间的接合结构，第一层结构和第二层结构的至少一个包括半导体器件部分，接合结构包括银‑锡(Ag‑Sn)化合物和镍‑锡(Ni‑Sn)化合物。

本申请文件是2015年4月7日提交的发明名称为“半导体芯片、半导体器件及其制造方法”的第201510161903.2号发明专利申请的分案申请。

技术领域

示例实施方式涉及半导体芯片、半导体器件和半导体器件的制造方法。

背景技术

在用于制造半导体器件的接合技术中，利用焊料材料的接合技术(例如，晶片接合)可以在小于450℃的相对低的温度执行并可以提供改善的接合强度。与软焊料相比，金-锡(Au-Sn)焊料具有满意的粘结强度和耐腐蚀性，而且具有相对高的导电性和改善的导热性。此外，Au-Sn焊料抗热疲劳，不包含受环境法规约束的铅(Pb)，并可以被熔化而不用助焊剂。然而，在Au-Sn焊料的情况下，价格会由于包含Au而增加，控制Au和Sn之间的组分比会是困难的，并且接合温度相对高。

发明内容

示例实施方式提供包括具有改善的接合强度和接合可靠性的接合结构的半导体器件以及半导体器件的制造方法。

示例实施方式还提供包括用于防止或阻止例如空隙的缺陷和由易碎性导致的机械强度下降的接合结构的半导体器件以及半导体器件的制造方法。

示例实施方式还提供包括在成本降低和制造容易方面有利的接合结构的半导体器件以及半导体器件的制造方法。

示例实施方式还提供通过使用晶片接合技术制造半导体器件的方法以及通过该方法制造的半导体器件。

附加的方面将在随后的描述中部分地阐述，并且将由该描述而部分地清楚，或者可以通过示例实施方式的实践而习知。

根据示例实施方式，半导体器件包括基底基板和安装在基底基板上的半导体芯片，半导体芯片包括第一层结构和与第一层结构相反的第二层结构以及在第一层结构与第二层结构之间的接合结构，第一层结构和第二层结构的至少一个包括半导体器件部分，接合结构包括银-锡(Ag-Sn)化合物和镍-锡(Ni-Sn)化合物。

接合结构可以还包括纯Ni。

Ag-Sn化合物可以包括Ag₃Sn，Ni-Sn化合物可以包括Ni₃Sn₄。

接合结构可以包括包含Ag₃Sn和Ni₃Sn₄的中间层、在中间层与第一层结构之间的第一Ni层、以及在中间层与第二层结构之间的第二Ni层。

Ni-Sn化合物可以还包括Ni₃Sn。

接合结构中的Ag含量可以为大约0.5wt％至大约23.1wt％。

半导体器件部分可以包括发光器件部分。

第一层结构可以包括硅(Si)基板，第二层结构可以包括发光器件部分，发光器件部分可以包括III-Ⅴ族半导体。

第一层结构可以包括第一基板和在第一基板上的第一半导体器件部分，第二层结构可以包括第二基板和在第二基板上的第二半导体器件部分。

至少一个第三层结构可以接合在第二层结构上。

接合结构的晶片剪切强度可以是32MPa或更大。

接合结构的再熔化温度可以是350℃或更高。

接合结构层中的金属间化合物的平均弹性模量可以是124GPa至152GPa。