半导体元件及其制造方法技术

提供一种在具有表侧电极以及背侧电极的表背导通型基板的至少单侧的电极上形成有非电解镀层的半导体元件。非电解镀层具有非电解镍磷镀层和形成于非电解镍磷镀层上的非电解镀金层，在非电解镀的作为被焊料接合的面的表面形成有多个凹部。

Semiconductor Components and Their Manufacturing Methods

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体元件及其制造方法
本专利技术涉及半导体元件及其制造方法。详细而言，本专利技术涉及表背导通型的半导体元件、特别涉及以IGBT(绝缘栅极型双极性晶体管)、二极管等为代表的电力变换用的功率半导体元件及其制造方法。
技术介绍
以往，在将表背导通型的半导体元件安装到模块的情况下，半导体元件的背侧电极被焊接到基板等，半导体元件的表侧电极被引线键合。然而，近年来，根据制造时间缩短以及材料费用削减的观点，使用对半导体元件的表侧电极直接焊接金属电极的安装方法的情形变多。半导体元件的表侧电极一般由铝或者铝合金形成，所以为了进行焊接，需要在半导体元件的表侧电极上形成镍膜、金膜等。镍膜在焊接时与锡系列的焊料反应而减少，所以需要使镍膜以几μm等级厚膜化。然而，在使用如蒸镀或者溅射的真空成膜方式的情况下，通常最大只能得到1.0μm程度的厚度。另外，如果想要使镍膜过度厚膜化，则制造成本上升。因此，作为能够实现低成本且高速并且厚膜化的成膜方法，镀敷技术得到关注。作为镀敷技术，有能够仅在由铝或者铝合金形成的电极(以下简称为“Al电极”)表面选择性地形成镀层的非电解镀敷法。作为非电解镀敷法，一般利用钯催化法以及锌酸盐(zincate)法。在钯催化法中，在Al电极的表面使钯作为催化核析出，形成非电解镀层。关于钯法，Al电极的蚀刻量少且非电解镀层的表面的平滑性良好，但另一方面，钯是贵金属，所以制造成本上升。另外，在锌酸盐法中，通过在Al电极的表面使锌与Al置换而作为催化核析出，形成非电解镀层。在该方法中使用的锌酸盐液廉价，所以得到广泛采用。实际上，在专利文献1中，提出了在半导体元件的Al电极的表面通过锌酸盐法选择性地形成镀镍层以及镀金层。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-51084号公报
技术实现思路
在将表背导通型的半导体元件安装到模块的情况下，在常温下在基板上载置焊料，并在其上进而载置半导体元件之后，在回流炉中进行加热，从而半导体元件的背侧电极被焊接到基板。此时，焊料中的助焊剂、形成于电极的镀敷膜中包含的氢或者水分等形成为气体。在这些气体原样地残存于焊料内部时，成为空穴(空隙)。焊料内部的空穴阻碍电气传导或者热传导，所以成为产生半导体元件的动作不良的原因。为了去除焊料内部的空穴，虽然需要在焊接时对半导体元件提供微振动等，但在将多个半导体元件安装到基板上的情况下，需要复杂的装置，而且生产性也降低。本专利技术是为了解决如上述的问题而完成的，其目的在于提供一种在通过焊接来安装时能够抑制在焊料内部发生空穴的半导体元件及其制造方法。本专利技术人为了解决如上述的问题而专心研究的结果，发现通过在非电解镀层的表面形成凹部，能够易于使在焊料内部产生的成为空穴的原因的气体排出到外部，完成本专利技术。即，本专利技术提供一种半导体元件，在具有表侧电极以及背侧电极的表背导通型基板的至少单侧的电极上形成有非电解镀层，所述半导体元件的特征在于，所述至少单侧的电极的表面平坦，所述非电解镀层具有形成于所述至少单侧的电极上的非电解镍磷镀层和形成于所述非电解镍磷镀层上的非电解镀金层，在所述非电解镀层的作为被焊料接合的面的表面形成有凹部。另外，本专利技术提供一种半导体元件的制造方法，其特征在于，包括：向表背导通型基板形成表侧电极及背侧电极的工序；以及针对所述表侧电极及所述背侧电极的至少单侧的电极依次形成非电解镍磷镀层及非电解镀金层的工序，在所述至少单侧的电极上形成非电解镍磷镀层时，一边使从由非电解镍磷镀敷液的镍浓度、pH、温度以及搅拌速度构成的群选择的至少1个增大，一边进行非电解镍磷镀敷处理。另外，本专利技术提供一种半导体元件的制造方法，其特征在于，包括：向表背导通型基板形成表侧电极及背侧电极的工序；以及针对所述表侧电极及所述背侧电极的至少单侧的电极依次形成非电解镍磷镀层及非电解镀金层的工序，在所述至少单侧的电极上形成非电解镍磷镀层时，一边使摇动速度以及摇动幅度的至少1个变化，一边进行非电解镍磷镀敷处理。另外，本专利技术提供一种半导体元件的制造方法，其特征在于，包括：向表背导通型基板形成表侧电极及背侧电极的工序；以及针对所述表侧电极及所述背侧电极的至少单侧的电极依次形成非电解镍磷镀层及非电解镀金层的工序，在所述至少单侧的电极上形成非电解镍磷镀层之后，对所述非电解镍磷镀层的表面进行蚀刻处理。进而，本专利技术提供一种半导体元件的制造方法，其特征在于，包括：向表背导通型基板形成表侧电极及背侧电极的工序；以及针对所述表侧电极及所述背侧电极的至少单侧的电极依次形成非电解镍磷镀层及非电解镀金层的工序，在形成所述非电解镀金层时，一边使非电解镀金液的金浓度增加一边进行非电解镀金处理。根据本专利技术，其目的在于提供一种在通过焊接来安装时能够抑制在焊料内部发生空穴的半导体元件及其制造方法。附图说明图1是实施方式1的半导体元件的概略剖面图。图2是实施方式1的半导体元件的概略俯视图。图3是将实施方式1的半导体元件用焊料接合到散热基板以及外部端子之后的半导体元件的概略剖面图。图4是实施方式2的半导体元件的概略剖面图。图5是实施方式5的半导体元件的概略剖面图。(符号说明)1：半导体元件；2：表背导通型基板；3a：表侧电极；3b：背侧电极；4：非电解镀层；5：非电解镍磷镀层；6：非电解镀金层；7：凹部；8：保护膜；9：焊料；10：散热基板；11：外部端子。具体实施方式以下，使用附图，说明本专利技术的半导体元件及其制造方法的优选的实施方式。实施方式1.图1是本实施方式的半导体元件的概略剖面图。图2是本实施方式的半导体元件的概略俯视图。在图1以及图2中，本实施方式的半导体元件1包括表背导通型基板2；表侧电极3a，形成于表背导通型基板2的一方的主面(表面)；背侧电极3b，形成于表背导通型基板2的另一方的主面(背面)；以及非电解镀层4，形成于表侧电极3a及背侧电极3b上。非电解镀层4具有：非电解镍磷镀层5，形成于表侧电极3a及背侧电极3b上；以及非电解镀金层6，形成于非电解镍磷镀层5上，并且在其表面形成有多个凹部7。另外，在未形成非电解镀层4的表侧电极3a上，设置有保护膜8。在此，在本说明书中，“凹部7”是指，相对非电解镀层4的最表面具有凹陷的部分。作为表背导通型基板2，没有特别限定，能够使用Si基板、SiC基板、GaAs基板、GaN基板等在该
中公知的半导体基板。表背导通型基板2具有扩散层(未图示)，具备PN结、栅电极等掌控半导体元件1的动作的功能。作为表侧电极3a以及背侧电极3b，没有特别限定，能够由铝或者铝合金等在该
中公知的材料形成。作为铝合金，没有特别限定，优选含有比铝贵的元素。通过含有比铝贵的元素，在通过锌酸盐法进行非电解镍磷镀敷时，电子易于从在该元素的周围存在的铝流出，所以铝的溶解被促进。而且，在铝溶解的部分中锌集中地析出，成为非电解镍磷镀层5的形成的起点的锌的析出量变多，所以易于形成非电解镍磷镀层5。作为比铝贵的元素，没有特别限定，例如，可以举出铁、镍、锡、铅、硅、铜、银、金、钨、钴、铂、钯、铱、铑等。在这些元素中，优选的是铜、硅、铁、镍、银、金。另外，这些元素能够单独或者组合2种以上来使用。铝合金中的比铝贵的元素的含有量没有特别限定，优选为5质量％以下，更优选为0.05质量％以上且3质量％以下，进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体元件，在具有表侧电极以及背侧电极的表背导通型基板的至少单侧的电极上形成有非电解镀层，所述半导体元件的特征在于，所述至少单侧的电极的表面平坦，所述非电解镀层具有形成于所述至少单侧的电极上的非电解镍磷镀层和形成于所述非电解镍磷镀层上的非电解镀金层，在所述非电解镀层的作为被焊料接合的面的表面形成有凹部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.15 JP 2017-0258041.一种半导体元件，在具有表侧电极以及背侧电极的表背导通型基板的至少单侧的电极上形成有非电解镀层，所述半导体元件的特征在于，所述至少单侧的电极的表面平坦，所述非电解镀层具有形成于所述至少单侧的电极上的非电解镍磷镀层和形成于所述非电解镍磷镀层上的非电解镀金层，在所述非电解镀层的作为被焊料接合的面的表面形成有凹部。2.根据权利要求1所述的半导体元件，其特征在于，形成于所述非电解镀层的表面的凹部的深度是0.05μm以上且1.5μm以下。3.根据权利要求1或者2所述的半导体元件，其特征在于，形成于所述非电解镀层的表面的凹部的直径是0.05μm以下。4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的半导体元件，其特征在于，所述至少单侧的电极的表面的平坦度用Ra值表示是0.005μm以上且0.15μm以下。5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的半导体元件，其特征在于，所述非电解镍磷镀层具有镍浓度不同的2个层，所述非电解镀金层侧的所述非电解镍磷镀层的镍浓度高于所述至少单侧的电极侧的所述非电解镍磷镀层的镍浓度。6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的半导体元件，其特征在于，所述非电解镀层和从由外部端子以及散热基板构成的群选择的至少1个通过焊料接合。7.一种半导体元件的制造方法，其特征在于，包括：向表背导通型基板形成表侧电极及背侧电极的工序；以及针对所述表侧电极及所述背侧电极的至少单侧的电极依次形成非电解镍磷镀层及非电解镀金层的工序，在所述至少单侧的电极上形成非电解镍磷镀层时，一边使从由非电解镍磷镀敷液的镍浓度、pH、温度以及搅拌速度构成的群选择的至少1个增大，一边进行非电解镍磷镀敷处理。8.一种半导体元件的制造方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：砂本昌利，上野隆二，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP