制造复合结构体的方法以及制作半导体装置的方法制造方法及图纸

本公开的目的是提供一种复合体的制造方法，在通过烧结介于基材和待接合体之间的金属粉末糊料以产生接合层来制造包括基材、接合层和待接合体的复合体时，所述制造方法可以提高产生接合层的效率，同时抑制接合层中的空隙的出现。该制造方法包括：将金属粉末糊料涂布到基材上以产生成型体的涂布步骤；在待接合体未与成型体重叠的状态下加热成型体并且干燥成型体直到成型体中的有机组分相对于成型体的百分比为3质量％以上且8质量％以下的预热步骤；通过使待接合体在成型体上重叠并且加热成型体来产生层合体的安装步骤；以及通过在加热炉中加热层合体来烧结成型体由此产生接合层的烧结步骤。的烧结步骤。的烧结步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造复合结构体的方法以及制作半导体装置的方法


[0001]本公开总体上涉及用于制造复合结构体的方法以及用于制作半导体装置的方法。更具体地，本公开涉及包括烧结金属糊料在内的用于制造复合结构体的方法，以及包括这种用于制造复合结构体的方法在内的用于制作半导体装置的方法。

技术介绍

[0002]将半导体芯片安装到基板上的工艺步骤有时包括通过烧结介于半导体芯片和基板之间的金属糊料来形成粘合层，由此通过该粘合层将半导体芯片固定到基板上。这种工艺步骤通常被称为“贴片(die bonding)”。
[0003]例如，专利文献1公开了一种用于粘合半导体装置的方法，该方法包括使用包含金属粒子的金属粒子糊料将半导体元件粘合到其上已经形成有导体图案的基板上。
[0004]引用清单
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：JP 2012
‑
9703A

技术实现思路

[0007]本公开要解决的问题是：提供一种用于通过以下方式制造包括基材、粘合层和待粘合的元件的复合结构体的方法：烧结在基材和待粘合的元件之间的金属糊料，由此在它们之间形成粘合层，同时提高形成粘合层的效率，并且降低在粘合层中产生空隙的可能性；并且还提供一种包括这种用于制造复合结构体的方法的用于制作半导体装置的方法。
[0008]根据本公开的一个方面的用于制造复合结构体的方法是一种用于制造这样的复合结构体的方法，所述复合结构体包括：基材；待粘合的元件；和介于所述基材和所述待粘合的元件之间的粘合层。所述粘合层是金属糊料的烧结体。所述金属糊料含有金属粉末和有机组分。所述方法包括：涂布步骤，所述涂布步骤包括通过将金属糊料涂布到基材上来在基材上提供粘合材料；预热步骤，所述预热步骤包括在将待粘合的元件层叠在粘合材料上之前加热粘合材料，由此干燥粘合材料，直到粘合材料中的有机组分相对于粘合材料的百分比等于或大于3质量％且等于或小于8质量％；安装步骤，所述安装步骤包括将待粘合的元件层叠到粘合材料上并且加热其上层叠有待粘合的元件的粘合材料，以形成包括基材、粘合材料和待粘合的元件的多层层叠体；以及烧结步骤，所述烧结步骤包括通过在加热炉中加热多层层叠体来烧结粘合材料，由此形成粘合层。
[0009]根据本公开的另一个方面的用于制作半导体装置的方法包括上述用于制造复合结构体的方法。
附图说明
[0010]图1A是根据本公开的一个示例性实施方案的基材和粘合材料的横截面图；
[0011]图1B是根据本公开的示例性实施方案的一种多层层叠体的横截面图；
[0012]图1C是根据本公开的示例性实施方案的一种复合结构体的横截面图；
[0013]图1D是根据本公开的示例性实施方案的一种半导体装置的横截面图；
[0014]图2是示出对关于实施例1
‑
3进行了预热步骤的粘合材料进行的TG
‑
DTA测量的结果的图；以及
[0015]图3是示出在实施例1中的烧结步骤中加热温度如何随时间变化的图。
具体实施方式
[0016]首先，将会概括说明本专利技术人如何想到了本公开的构思。将半导体芯片安装到基板上的工艺步骤有时包括通过烧结介于半导体芯片和基板之间的金属糊料来形成粘合层，由此通过该粘合层将半导体芯片固定到基板上。这种工艺步骤通常被称为“贴片(die bonding)”。本专利技术人进行了研究和开发，从而完成以下发现。具体地，金属糊料含有有机组分，比如溶剂。然而，对于大尺寸的半导体芯片，在烧结金属糊料时，难以从金属糊料中除去有机组分。如果有机组分在留在金属糊料中时气化，则在粘合层中可能产生空隙。当金属糊料的温度急剧升高以烧结金属糊料时，会以显著高的速率产生空隙，由此增大在粘合层中造成裂纹的可能性。为了防止造成这种裂纹，需要通过在烧结金属糊料时降低加热金属糊料的加热温度的升温速率并且降低最高加热温度来降低产生空隙的可能性。然而，在该情况下，使金属糊料烧结消耗较长的时间，由此造成生产效率降低。
[0017]为了克服这种问题，本专利技术人进行了研究和开发，在通过烧结在基材和待粘合的元件之间金属糊料并由此在它们之间形成粘合层来制造包括基材、粘合层和待粘合的元件的复合结构体时，提供了一种用于提高形成粘合层的效率同时降低在粘合层中产生空隙的可能性的技术，由此想到了本公开的构思。
[0018]注意，虽然本专利技术人按此过程想到了本公开的构思，但是这仅是一种示例性过程，并且不应被解释为限制本公开的适用性。具体地，根据本公开的基材不一定是上述线路板，并且待粘合的元件不一定是上述半导体芯片。
[0019]接下来，将参照图1A
–
1D描述本公开的一个示例性实施方案。注意，以下描述的实施方案不是本公开的唯一实施方案。换言之，以下描述的实施方案仅是本公开的各种实施方案中的一个示例性实施方案，并且不应被解释为限制性的。而是，在不背离本公开的范围的情况下，可以根据设计选择或任何其他因素以各种方式容易地改变示例性实施方案。
[0020]在本实施方案中，复合结构体1包括基材3、待粘合的元件4以及介于基材3和待粘合的元件4之间的粘合层2(参照图1C)。粘合层2是含有金属粉末和有机组分的金属糊料的烧结体。更具体地，粘合层2是金属糊料的粘合材料5的烧结体。
[0021]根据本实施方案的用于制造复合结构体1的方法包括涂布步骤、预热步骤、安装步骤和烧结步骤。涂布步骤包括：通过将金属糊料涂布到基材3上而在基材3上提供粘合材料5(参照图1A)。预热步骤包括：在将待粘合的元件4层叠在粘合材料5上之前加热粘合材料5，由此干燥粘合材料5，直到粘合材料5中的有机组分相对于粘合材料5的百分比等于或大于3质量％且等于或小于8质量％。安装步骤包括：将待粘合的元件4层叠到粘合材料5上并且加热其上层叠有待粘合的元件4的粘合材料5，以形成包括基材3、粘合材料5和待粘合的元件4的多层层叠体(参照图1B)。烧结步骤包括：通过在加热炉中加热多层层叠体来烧结粘合材料5，并由此形成粘合层2(参照图1C)。
[0022]在本实施方案中，在预热步骤中，粘合材料5中的有机组分的百分比等于或大于3质量％，由此使得粘合材料5能够具有适中的柔性，并且降低在安装步骤中在粘合材料5和待粘合的元件4之间留下空隙的可能性。另外，预热步骤中的粘合材料5中的有机组分的百分比等于或小于8质量％。因此，即使在烧结步骤中有机组分从粘合材料5挥发，所挥发的有机组分也不可能留在粘合材料5中。由于这些原因，可以降低在烧结体中产生空隙的可能性。即使在烧结步骤中通过烧结粘合材料5来形成粘合层2时过快地加热粘合材料5，这也可以降低由于空隙的膨胀而对粘合层2造成损坏的可能性。因此，烧结步骤可以在较短的时间内完成。
[0023]因此，本实施方案使得能够明显更高效地形成粘合层2，同时降低了粘合层2中产生空隙的可能性。
[0024]接下来，将更详细地描述本实施方案。
[0025]基材3可以是例如线路板。更具体地，基材3可以是母本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造复合结构体的方法，所述复合结构体包括：基材；待粘合的元件；和介于所述基材和所述待粘合的元件之间的粘合层，粘合层是金属糊料的烧结体，所述金属糊料含有金属粉末和有机组分，所述方法包括：涂布步骤，所述涂布步骤包括：通过将所述金属糊料涂布到所述基材上而在所述基材上提供粘合材料；预热步骤，所述预热步骤包括：在将所述待粘合的元件层叠在所述粘合材料上之前加热所述粘合材料，并由此干燥所述粘合材料，直到所述粘合材料中的所述有机组分相对于所述粘合材料的百分比等于或大于3质量％且等于或小于8质量％；安装步骤，所述安装步骤包括：将所述待粘合的元件层叠到所述粘合材料上并且加热其上层叠有所述待粘合的元件的所述粘合材料，以形成包括所述基材、所述粘合材料和所述待粘合的元件的多层层叠体；以及烧结步骤，所述烧结步骤包括：通过在加热炉中加热所述多层层叠体来烧结所述粘合材料，并由此形成所述粘合层。2.权利要求1所述的方法，其中所述预热步骤包括：通过加热所述粘合材料的与所述基材接触的表面来加热所述粘合材料。3.权利要求1或2所述的方法，其中所述预热步骤包括：将所述粘合材料加热到等于或高于70℃且等于或低于145℃的加热温度。4.权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述预热步骤包括：将所述粘合材料加热等于或长于1分钟且等于或短于30分钟的加热时间。5.权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述安装步骤包括：在所述待粘合的元件层叠在所述粘合材料上的情...

【专利技术属性】
技术研发人员：绀田哲史，北村贤次，萩原隆史，松林良，梅田英和，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：