半导体装置的制造方法制造方法及图纸

一种半导体装置的制造方法，其具有以下工序：涂布工序，将含有热固性树脂和表面具有有机化合物保护层的平均粒径为10～200nm的银微粒的粘接用树脂组合物涂布在半导体元件支撑部件上；半烧结工序，在比热固性树脂的反应起始温度低且在50℃以上的温度条件下，对涂布的粘接用树脂组合物进行加热以使银微粒成为半烧结状态；接合工序，在含有半烧结状态的银微粒的粘接用树脂组合物上载置半导体元件，在无加压状态下，在比热固性树脂的反应开始温度高的温度条件下，进行加热，将半导体元件接合在半导体支撑部件上。

Manufacturing method of semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置的制造方法
本公开的一个方案涉及在制造半导体装置时能够对支撑部件与半导体元件的接合部赋予优异的热传导性及导电性的半导体装置的制造方法。
技术介绍
随着半导体产品的大容量化、高速处理化以及微细布线化，在半导体产品工作中产生的热变得愈加显著，让半导体产品散热的所谓热管理越来越引人注目。因此，一般采用在半导体制品上安装散热器、热沉(heatsink)等散热部件的方法等，并且希望粘接半导体元件和散热部件的粘接材料本身的热传导率也更高。进而，由于对环境的意识的提高，电力半导体装置不仅被广泛应用于一般产业用途、电铁用途，还被广泛应用于车载用途。特别是对于车载用部件，在有限的容许尺寸中使各部件小、轻，与车辆的性能直接相关，因此对于电力半导体装置，尺寸的缩小化也受到关注。这样的半导体装置，例如在DBC(DirectBondedCopper(直接粘合铜)：注册商标)基板的芯片焊盘(diepad)上通过耐热性高的高铅焊料安装有电力半导体元件。但是，含有铅的有害物质的使用已受到限制，要求无铅化。因此，作为除高铅焊料以外的高耐热的无铅接合材料，研究了使用在熔点以下的温度下接合纳米级的银填料的烧结型银膏的接合方法。烧结型的银膏是高导热的材料，对处理大电流的电力半导体元件的接合很有效。然而，高铅膏和烧结型银膏形成焊脚(fillet)，并爬到元件上表面的电极(切口爬行，カーフクリープ)等，这是阻碍封装尺寸减小的因素之一。因此，例如，提出了利用多孔金属膜将半导体元件与DBC基板接合的方法(参照专利文献1)。另外，在专利文献2中，还公开了一种半导体装置的制造方法，其将含有锡铜合金颗粒和锡铋合金颗粒的烧结芯片粘接材料(Sinteringdie-attachmaterials)B阶化(B-stage)后，搭载半导体元件并进行后固化。现有技术文件专利文献专利文献1：美国专利申请公开第2013/0256894号说明书。专利文献2：美国专利申请公开第2014/0131898号说明书。
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，在专利文献1记载的方法中，存在于接合层的空隙有时对热传导性和可靠性带来不良影响的可能性会变高。进一步地，在专利文献2中记载的烧结芯片粘接材料由于以半烧结状态使用，因此热传导性优异，但由于使用了焊料化合物，高温放置特性有可能降低。因此，本公开的一个方案是为了解决上述问题而完成的，其提供一种能够发挥优异的热传导性和导电性、能够进行半导体元件与半导体元件支撑部件的高密度接合的半导体装置的制造方法。用于解决课题的手段本专利技术人发现，使用含有银微粒和热固性树脂的粘接用树脂组合物来接合半导体元件，在所述银微粒在表面具有含有机化合物的保护层的情况下，通过进行将附着于银微粒表面的保护层的一部分分解而使银微粒成为半烧结状态的加热处理，可以使接合部分的热传导性和导电性良好。即，本公开的一个方案的半导体装置的制造方法至少包括以下工序。(1)第一工序：涂布工序，该工序将含有热固性树脂和表面具有有机化合物保护层的平均粒径10～200nm的银微粒的粘接用树脂组合物涂布在半导体元件支撑部件上。(2)第二工序：半烧结工序，该工序在比所述热固性树脂的反应开始温度低且为50℃以上的温度条件下，对所述已涂布的粘接用树脂组合物进行加热，以使所述银微粒成为半烧结状态。(3)第三工序：接合工序，该工序在含有所述半烧结状态的银微粒的粘接用树脂组合物上载置半导体元件，在无加压状态下，以比所述热固性树脂的反应开始温度高的温度条件进行加热，将所述半导体元件接合在所述半导体元件支撑部件上。专利技术的效果根据本公开的一个方案的半导体装置的制造方法，通过使用含有特定的银微粒的粘接用树脂组合物，使含有的银微粒预先成为半烧结状态，从而之后能够在无加压的状态下将半导体元件接合于半导体元件支撑部件。另外，如此地进行而接合半导体元件的粘接用树脂组合物的固化物即使不形成焊脚也可以表现出良好的粘接力。由此，能够稳定地接合半导体元件，并且还能够实现紧凑化，能够制造高密度安装型的半导体装置。附图说明图1是用于说明作为本公开的一个方案的一个实施方式的半导体装置的制造方法的图。具体实施方式本公开的一个方案的半导体装置的制造方法，通过进行上述的各工序而进行。以下，参照作为一个实施方式的半导体装置的制造方法对本公开的一个方案进行说明。[半导体装置的制造方法]本实施方式的半导体装置的制造方法，如上所述具有规定的涂布工序、半烧结工序以及接合工序而构成。以下，参照附图对这些各工序进行详细说明。图1是用于说明该半导体装置的制造方法的图。(涂布工序)第一工序(涂布工序)中，将规定的粘接用树脂组合物涂布在半导体元件支撑部件上。通过该涂布，在半导体元件支撑部件11上形成粘接用树脂组合物的涂膜12(图1(a))。该涂膜12根据所制造的半导体装置的构成，形成在半导体元件的配置部位，可以形成在任意部位。在此，作为形成的涂膜12，其厚度可以是10μm～120μm。通过以成为该范围的厚度的方式进行涂布，半导体元件的粘接性及半导体装置的可靠性良好。另外，该涂布工序只要是以往公知的涂布方法，就可以没有任何限制地进行。作为在此使用的涂布方法，例如可列举丝网印刷、辊涂印刷、喷雾方式、棒涂法、喷墨法、分配器法、冲压法、转印法等方法。以下，对在此所使用的半导体元件支撑部件和半导体元件粘接用树脂组合物进行说明。〈半导体元件支撑部件〉作为本实施方式中使用的半导体元件支撑部件，只要是能够稳定地搭载半导体元件的部件，就可以没有特别限定地使用。作为该半导体元件支撑部件，例如可以举出42合金引线框、铜引线框等引线框；聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰亚胺系树脂等塑料膜；在玻璃无纺布等基材中含浸含有聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰亚胺系树脂等的树脂组合物并使其固化而成的材料(预浸料)、氧化铝等陶瓷制的支撑部件等。〈粘接用树脂组合物〉本实施方式中使用的粘接用树脂组合物是含有热固性树脂和特定的银微粒而成。该粘接用树脂组合物通过加热使银微粒成为半烧结状态。进而，通过粘接用树脂组合物的固化不进行的组合来构成。这里所使用的热固性树脂只要是用于半导体元件的粘接用途的热固性树脂即可，可以使用公知的热固性树脂。作为该热固性树脂，例如可以举出丙烯酸树脂、氰酸酯树脂、环氧树脂、马来酰亚胺树脂等。另外，这里所使用的银微粒只要在表面具有有机化合物的保护层(被膜层)即可。其形状没有特别限定，例如，可以例示出板状、薄片状、鳞片状、树枝状、棒状、线状、球状等。该银微粒的平均粒径为10～200nm的范围。球状粒子以外的平均粒径是指短边(短径或厚度)的平均直径。若为这样的形态，则能够使所含的银微粒彼此的金属面不直接接触，因此不形成银微粒凝聚而成的块，能够保持在使银微粒分别分散的状态。即，板状、薄片状、鳞片状的厚度，以及树枝状、棒状、线状的与其长轴垂直的截面直径中的最短直径满足上述范围即可。需要说明的是，该平均粒径是通过透射型电子显微镜(TEM)或扫描型电子显微镜(SEM)对随机抽取100个左右的试样的粒径进行算术平均而测定的。满足上述范围大小的银微粒，通过150～250℃左右的加热可自烧结，能够使热传导性及导电性良好。另外，成为保护层的有机化合物只要是通过加热而分解、除去，能够使银微粒的半本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，其至少包括下述(1)至(3)的工序：(1)第一工序：涂布工序，该工序将含有热固性树脂和表面具有有机化合物保护层的平均粒径为10～200nm的银微粒的粘接用树脂组合物涂布在半导体元件支撑部件上；(2)第二工序：半烧结工序，该工序在比所述热固性树脂的反应起始温度低并且为50℃以上的温度条件下，对所述已涂布的粘接用树脂组合物进行加热，以使所述银微粒成为半烧结状态；(3)第三工序：接合工序，该工序在含有所述半烧结状态的银微粒的粘接用树脂组合物上载置半导体元件，在无加压状态下以比所述热固性树脂的反应开始温度高的温度进行加热，将所述半导体元件接合在所述半导体元件支撑部件上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.28 JP 2017-0375061.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，其至少包括下述(1)至(3)的工序：(1)第一工序：涂布工序，该工序将含有热固性树脂和表面具有有机化合物保护层的平均粒径为10～200nm的银微粒的粘接用树脂组合物涂布在半导体元件支撑部件上；(2)第二工序：半烧结工序，该工序在比所述热固性树脂的反应起始温度低并且为50℃以上的温度条件下，对所述已涂布的粘接用树脂组合物进行加热，以使所述银微粒成为半烧结状态；(3)第三工序：接合工序，该工序在含有所述半烧结状态的银微粒的粘接用树脂组合物上载置半导体元件，在无加压状态下以比所述热固性树脂的反应开始温度高的温度进行加热，将所述半导体元件接合在所述半...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤原正和，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP