半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供减少在半导体元件和基板的接合部发生的气泡的半导体器件的制造方法。该方法包括：把具有小片装配接合电极（１３）的ＬＥＤ芯片（１０）安装在陶瓷基板（２０）上的安装工序，所述安装工序包括：对所述陶瓷基板之上供给具有Ａｕ－Ｓｎ共晶焊料粒子（４１）的焊料糊剂（４０）的工序；在所述焊料糊剂之上，装配在所述小片装配接合电极之上形成有Ｓｎ膜（１４）的所述ＬＥＤ芯片的工序；以及使所述Ａｕ－Ｓｎ共晶焊料粒子及所述Ｓｎ膜熔融、接合所述陶瓷基板和ＬＥＤ芯片的工序。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及小片装配接合半导体元件和基板的半导体器件的制造方法以及半导体器件。
技术介绍
近年来，由于关于氮化镓(GaN)类化合物半导体的加工技术的发展、关于荧光体的技术的发展，半导体发光元件(以下称为LEDLight EmittingDiode，发光二极管)的应用领域正在飞跃扩大。特别，组合能够发射从紫外光到可见光的波段的光的LED与适当的荧光体的半导体发光装置，因为能够得到在显色性方面优良的白色光，所以在液晶显示器的背光源、按钮照明、汽车的各种照明等的应用正日益增加。另外作为手电筒或者照相机的闪光灯的光源使用的高输出型的半导体发光装置的开发也正在发展。近年来，如图10所示，把多个LED芯片安装在一个封装体内的新的封装体已经产品化。该封装体在陶瓷基板100之上，小片装配多个芯片200。在陶瓷基板100上小片装配下连接(junction down)结构的LED芯片200的场合，如图11所示，因为陶瓷基板100的电极表面101由于Rz为3～7μm左右的粗糙度，用历来使用的2～3μm厚度的焊料片102(例如参照专利文献1)不能抵消陶瓷基板100的电极表面101的粗糙度，有时发生接合不良。为解决这一问题，考虑把焊料片102的厚度做成和陶瓷基板100的电极表面101的粗糙度相同程度的方法。但是，因为陶瓷基板100的表面粗糙度也存在不均，所以在不均小的电极表面101上小片装配LED芯片200的场合，存在熔融的焊料从LED芯片的侧面挤出，接触LED芯片200的侧壁的问题。专利文献1特开2003-234482号公报为解决这些问题，如图12所示，正在研究作为辅助材料使用Au-Sn焊料糊剂110、使接合部的膜变厚的安装方法。在所述安装方式中，在陶瓷基板100上预先供给Au-Sn焊料糊剂110，在该Au-Sn焊料糊剂110之上装配在接合电极上形成有Au-Sn焊料片102的LED芯片200后，通过回流焊炉使焊料熔融。由于回流加热方式，因焊料的表面张力LED芯片200上升，具有能够防止焊料向LED芯片200的侧面溢出这样的优点。但是，在LED芯片200小片装配接合面上生成Au-Sn焊料片102，把Au-Sn焊料糊剂110作为辅助材料供给的焊料接合方式中，存在在接合部发生很多气泡111的问题。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述问题提出，其目的在于，提供能够良好接合半导体元件和基板的半导体器件的制造方法以及半导体器件。为实现解决上述问题的目的，本专利技术的半导体器件的制造方法以及半导体器件如下构成。(1)本专利技术的半导体器件的制造方法包括把具有接合电极的半导体元件安装在基板上的安装工序，其中，所述安装工序包括对所述基板之上供给具有Au-Sn类焊料粒子的焊料糊剂的工序；在所述焊料糊剂之上装配在所述接合电极之上形成有包含Sn或Sn合金的膜的半导体元件的工序；以及使所述Au-Sn类焊料粒子以及所述包含Sn或Sn合金的膜熔融、接合所述基板和半导体元件的工序。(2)本专利技术的半导体器件的制造方法包括把具有接合电极的半导体元件安装在基板上的安装工序，其中，所述安装工序包括对所述基板之上供给具有Sn类焊料粒子的焊料糊剂的工序；在所述焊料糊剂之上装配在所述接合电极之上形成有包含Au-Sn合金的膜的半导体元件的工序；以及使所述Sn类焊料粒子以及所述包含Au-Sn合金的膜熔融、接合所述基板和半导体元件的工序。(3)本专利技术的半导体器件的制造方法包括把具有接合电极的半导体元件安装在基板上的安装工序，其中，所述安装工序包括对所述基板之上供给Au-Sn类焊料片以及焊剂的工序；在所述焊料片以及焊剂之上装配在所述接合电极之上形成有包含Sn或Sn合金的膜的半导体元件的工序；以及使所述焊料片及包含Sn或Sn合金的膜熔融、接合所述基板和半导体元件的工序。(4)本专利技术的半导体器件的制造方法包括把具有接合电极的半导体元件安装在基板上的安装工序，其中，所述安装工序包括对所述基板之上供给Sn类焊料片以及焊剂的工序；在所述焊料片以及焊剂之上装配在所述接合电极之上形成有包含Au-Sn合金的膜的半导体元件的工序；以及使所述焊料片及包含Au-Sn的膜熔融、接合所述基板和半导体元件的工序。(5)半导体器件，具有半导体元件、安装所述半导体元件的基板和在所述半导体元件和基板之间安装的接合它们的接合部，所述接合部从所述半导体元件一侧顺序具有Ni-Sn合金层或者Ni-Au-Sn合金层、Sn量为大于等于22wt％的Au-Sn合金层、以及Ni-Sn合金层。根据本专利技术，在半导体器件中，能够良好地接合半导体元件和基板。附图说明图1是装载涉及本专利技术的第一实施形态的下连接结构的LED芯片的半导体器件的构成图。图2是涉及本实施形态的LED芯片的俯视图。图3是涉及本实施形态的LED芯片的正视图。图4是涉及本实施形态的LED芯片的仰视图。图5是涉及本实施形态的陶瓷基板的平面图。图6是涉及本实施形态的接合部的截面图。图7是表示涉及本实施形态的LED芯片的小片装配工序的工序图。图8是表示涉及本实施形态的回流曲线的曲线图。图9是部分省略表示涉及本专利技术的第二实施形态的LED芯片的小片装配工序的工序图。图10是在一个封装体内安装涉及现有例子的多个LED芯片的新封装体的半导体器件的立体图。图11是使用涉及现有例子的电极表面粗糙的陶瓷基板的半导体器件的构成图。图12是在涉及现有例子的接合部中气泡进入的半导体器件的构成图。符号说明10 LED芯片(半导体元件)，13小片装配接合电极(接合电极)，14 Sn膜(包含Sn或者Sn合金的膜)，20陶瓷基板(基板)，30接合部，32 Ni-Sn合金层或者Ni-Au-Sn合金层，33 Au-Sn焊料层(Au-Sn合金层)，34 Ni-Sn合金层，40焊料糊剂，41 Au-Sn共晶焊料粒子(Au-Sn类焊料粒子)，61 Au-Sn焊料片(焊料片)，62焊剂具体实施方式下面参照附图说明本专利技术的第一实施形态和第二实施形态。(第一实施形态)首先使用图1～图8说明第一实施形态。图1是装载涉及本专利技术的第一实施形态的下连接结构的LED芯片10的半导体器件的构成图。如图1所示，该半导体器件具有LED芯片10(半导体元件)、陶瓷基板20、以及接合LED芯片10和陶瓷基板20的接合部30。图2是涉及本实施形态的LED芯片10的俯视图，图3是涉及本实施形态的LED芯片10的正视图，图4是涉及本实施形态的LED芯片10的仰视图。如图2～图4所示，该LED芯片10，是在陶瓷基板20上进行小片装配前的芯片，具有近似锥台形状的芯片主体11。芯片主体11的尺寸，在小片装配时位于陶瓷基板20侧的面11a(以下称“小片装配接合面”)约为0.3mm×0.3mm，在小片装配时位于陶瓷基板20相反侧的面11b(以下称“非小片装配接合面”)约为0.2mm×0.2mm，小片装配接合面11a和非小片装配接合面11b间约0.1mm。在小片装配接合面11a上形成成为发光层的外延层12。该外延层12通过外延生长在半导体层(未图示)上堆积形成，在其之上形成接合于陶瓷基板20的小片装配接合电极13。该小片装配接合电极13，以各种金属层作为坯料，在其表面上形成为改善焊料(后述)的浸润性的Ni膜(未图示)。小片装配接合电极13的尺寸比小片装配接合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，其包括把具有接合电极的半导体元件安装在基板上的安装工序，其特征在于，所述安装工序包括：对所述基板之上供给具有Ａｕ－Ｓｎ类焊料粒子的焊料糊剂的工序；在所述焊料糊剂之上，装配在所述接合电极之上形 成有包含Ｓｎ或Ｓｎ合金的膜的半导体元件的工序；和使所述Ａｕ－Ｓｎ类焊料粒子以及所述包含Ｓｎ或Ｓｎ合金的膜熔融、接合所述基板和半导体元件的工序。

【技术特征摘要】
JP 2005-3-24 085855/20051.一种半导体器件的制造方法，其包括把具有接合电极的半导体元件安装在基板上的安装工序，其特征在于，所述安装工序包括对所述基板之上供给具有Au-Sn类焊料粒子的焊料糊剂的工序；在所述焊料糊剂之上，装配在所述接合电极之上形成有包含Sn或Sn合金的膜的半导体元件的工序；和使所述Au-Sn类焊料粒子以及所述包含Sn或Sn合金的膜熔融、接合所述基板和半导体元件的工序。2.一种半导体器件的制造方法，其包括把具有接合电极的半导体元件安装在基板上的安装工序，其特征在于，所述安装工序包括对所述基板之上供给具有Sn类焊料粒子的焊料糊剂的工序；在所述焊料糊剂之上，装配在所述接合电极之上形成有包含Au-Sn合金的膜的半导体元件的工序；和使所述Sn类焊料粒子以及所述包含Au-Sn合金的膜熔融、接合所述基板和半导体元件的工序。3.一种半导体器件的制造方法，其包括把具有接合电极的半导体元件安装在基板上...

【专利技术属性】
技术研发人员：下川一生，牛岛彰，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]