半导体器件和半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术的半导体器件中，具有

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体器件和半导体器件的制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件和半导体器件的制造方法
。

技术介绍

[0002]根据
RoHS
指令
(Restriction of Hazardous Substances Directive)、ELV
指令
(End
‑
of Life Vehicles Directive)
，汽车上搭载的电子控制装置中的铅的使用受到限制
。
相应地，与装置有关的接合中使用的焊料正在推进无铅化，例如使用包含
Sn(
锡
)、Ag(
银
)、Cu(
铜
)
的以
Sn
‑
3Ag
‑
0.5Cu
组分为主的无铅焊料
。
[0003]作为电子控制装置的半导体元件的电极，能够使用承担与焊料接合之用途的
Ni(
镍
)
电极，其多通过溅射形成
。
关于这一点，近年来，能够高速且高效率地成膜的磁控管溅射逐渐成为主流
。
在通过该磁控管溅射形成
Ni
电极的情况下，因为纯
Ni
磁性强而难以控制，所以采用添加了
V(
钒
)
的
Ni
‑
V
作为用于生成电极膜的材料
。
相应地，在逆变器中，要求实现对
Ni
‑
V
电极具有高可靠性的基于无铅焊料的接合
。
[0004]作为本专利技术的
技术介绍
，下述专利文献1记载了一种技术，其中，在
Ni
‑
V
电极上形成
Cu
膜并用
Sn
系无铅焊料进行接合，此时，使
Cu
与
Sn
完全反应而在
Ni
‑
V
电极上析出
(Cu,Ni)6Sn5
化合物，由此抑制
Ni
‑
V
电极与
Sn
系无铅焊料的反应，减小接合界面因使用环境下的温度变化而产生的历时变化
。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特许第
4656275
号公报

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的技术问题
[0009]采用专利文献1记载的方法，由于不形成
Sn
‑
V
化合物层，接合部界面的强度变低，因此可能损害半导体器件的可靠性，此外，在这样构成的接合部产生了较大的剪应力的情况下，可能会在接合部界面附近产生蠕变孔洞
(creep void)
，进一步损害装置的可靠性
。
鉴于此，本专利技术的目的在于，提供一种提高了接合可靠性的半导体器件和半导体器件的制造方法
。
[0010]解决问题的技术方案
[0011]本专利技术的半导体器件中，具有
Ni
‑
V
电极的半导体元件经由
Sn
系无铅焊料与导体接合，其中，与所述半导体元件和所述
Sn
系无铅焊料的界面相邻地，分别形成有
Sn
‑
V
化合物层以及与所述
Sn
‑
V
化合物相邻的
(Ni,Cu)3Sn4
化合物层或
Ni3Sn4
化合物层
。
[0012]此外，本专利技术的半导体器件的制造方法中，使用
Sn
系无铅焊料将具有
Ni
‑
V
电极的半导体元件与导体接合，通过使所述
Sn
系无铅焊料与所述
Ni
‑
V
电极反应，而与所述半导体元件和所述
Sn
系无铅焊料的界面相邻地形成
Sn
‑
V
层以及
(Ni,Cu)3Sn4
化合物层或
Ni3Sn4
化合物层，使得在所述
Sn
‑
V
层形成后，在所述
Ni
‑
V
电极中残留有未与所述
Sn
系无铅焊料反应
的未反应的层
。
[0013]专利技术效果
[0014]根据本专利技术，能够提供一种提高了接合可靠性的半导体器件和半导体器件的制造方法
。
附图说明
[0015]图1是半导体元件与
Sn
系无铅焊料的反应部界面处的金属间化合物的游离的示意图
。
[0016]图2是半导体元件与
Sn
系无铅焊料的反应部界面处的蠕变孔洞的示意图
。
[0017]图3是现有技术中的析出型金属间化合物层的形成机理的示意图
。
[0018]图4是基于
Ni
电极与
Sn
系无铅焊料间的反应的金属间化合物的形成机理的示意图
。
[0019]图5是
Ni
‑
V
电极与
Sn
系无铅焊料之间的反应推移的示意图
。
[0020]图6是表示反应部界面的
(Ni,Cu)
‑
Sn
化合物与蠕变孔洞率的关系的图
。
[0021]图7是表示保持在
150℃
下的保持时间与
Ni
‑
V
电极的消失厚度的关系的图
。
[0022]图8是本专利技术的一个实施方式的半导体器件的示意图
。
[0023]图9是图8的变形例
。
[0024]图
10
是本专利技术的一个实施方式的不同条件的实施例的表
。
[0025]图
11
是本专利技术的一个实施方式的不同条件的比较例的表
。
具体实施方式
[0026]以下参照附图对本专利技术的实施方式进行说明
。
以下的记载和附图是用于说明本专利技术的示例，为了使说明清楚，适当地进行了省略和简化
。
本专利技术也能够采用其他各种方式来实施
。
只要没有特别限定，各构成要素可以是单个也可以是多个
。
[0027]为了使专利技术容易理解，附图中表示的各构成要素的位置
、
大小
、
形状
、
范围等有时并不表示实际的位置
、
大小
、
形状
、
范围等
。
因此，本专利技术并不限定于附图中记载的位置
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种半导体器件，其中，具有
Ni
‑
V
电极的半导体元件经由
Sn
系无铅焊料与导体接合，其特征在于：与所述半导体元件和所述
Sn
系无铅焊料的界面相邻地，分别形成有
Sn
‑
V
化合物层以及与所述
Sn
‑
V
化合物相邻的
(Ni,Cu)3Sn4
化合物层或
Ni3Sn4
化合物层
。2.
如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于：所述
Sn
‑
V
化合物层是所述
Ni
‑
V
电极的一部分与所述
Sn
系无铅焊料反应而形成的层
。3.
如权利要求1或2所述的半导体器件，其特征在于：所述
(Ni,Cu)3Sn4
化合物层或所述
Ni3Sn4
化合物层，在所述
Sn
‑
V
化合物层的整个区域与所述界面相邻地配置
。4.
如权利要求1或2所述的半导体器件，其特征在于：所述
(Ni,Cu)3Sn4<...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田靖，樱井直树，大岛隆文，白头拓真，
申请(专利权)人：日立安斯泰莫株式会社，
类型：发明
国别省市：