半導(dǎo)體裝置以及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種半導(dǎo)體裝置，包含半導(dǎo)體元件、布線層以及接合層。所述布線層包含Cu。所述接合層包含第一合金，該第一合金以實(shí)質(zhì)上均勻的組分在所述半導(dǎo)體元件與所述布線層之間設(shè)置，是Cu與Cu以外的第一金屬的合金。所述第一合金的熔點(diǎn)比所述第一金屬的熔點(diǎn)高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】半導(dǎo)體裝置以及其制造方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)享受以日本專(zhuān)利申請(qǐng)2013 — 191132號(hào)(申請(qǐng)日:2013年9月13日)為基礎(chǔ)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)通過(guò)參考該基礎(chǔ)申請(qǐng)而包含基礎(chǔ)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]實(shí)施方式一般涉及半導(dǎo)體裝置以及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0004]在半導(dǎo)體裝置中，作為對(duì)安裝基板安裝半導(dǎo)體元件的方法，采用使用了焊料材料的焊料接合。作為這種焊料材料，使用Pb — Sn類(lèi)。近年來(lái)，伴隨著Pb游離化(日語(yǔ):7一化)，也使用Sn — Ag類(lèi)、Sn — Ag — Cu類(lèi)。
[0005]在半導(dǎo)體裝置之中，即使是Pb游離化進(jìn)展的當(dāng)前，置于高溫環(huán)境中的半導(dǎo)體元件與安裝基板間的接合也多使用Pb - Sn類(lèi)焊料。在半導(dǎo)體裝置中，在高溫環(huán)境中持續(xù)使用時(shí)的長(zhǎng)期可靠性的提高是重要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的實(shí)施方式，提供一種即使在高溫環(huán)境中也能夠提高半導(dǎo)體元件與安裝基板的接合部分的可靠性的半導(dǎo)體裝置以及其制造方法。
[0007]實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置包含半導(dǎo)體元件、布線層以及接合層。
[0008]所述布線層包含Cu。
[0009]所述接合層包含第一合金，該第一合金以實(shí)質(zhì)上均勻的組分在所述半導(dǎo)體元件與所述布線層之間設(shè)置，是Cu與Cu以外的第一金屬的合金。所述第一合金的熔點(diǎn)比所述第一金屬的熔點(diǎn)高。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1 (a)以及圖1 (b)是例示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0011]圖2 Ca)以及圖2 (b)是例示焊腳(fillet)部的示意性的剖視圖。
[0012]圖3 Ca)以及圖3 (b)是對(duì)焊腳部的作用進(jìn)行例示的示意性的剖視圖。
[0013]圖4是對(duì)變形例的結(jié)構(gòu)進(jìn)行例示的示意性的剖視圖。
[0014]圖5是例示第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。
[0015]圖6 Ca)以及圖6 (b)是對(duì)接合件的形成進(jìn)行例示的示意性的剖視圖。
[0016]圖7是對(duì)半導(dǎo)體元件的擺動(dòng)進(jìn)行例示的示意性的俯視圖。
[0017]圖8是Cu — Sn 二元體系平衡狀態(tài)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]以下，基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在以下的說(shuō)明中，對(duì)同一部件標(biāo)注同一符號(hào)，對(duì)說(shuō)明了一次的部件適當(dāng)省略其說(shuō)明。
[0019](第一實(shí)施方式)
[0020]圖1 (a)以及圖1 (b)是例示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0021]圖1 (a)中示出了半導(dǎo)體裝置110的示意性的剖視圖。圖1 (b)中示出了半導(dǎo)體裝置110的示意性的俯視圖。
[0022]如圖1 (a)所示，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置110具備半導(dǎo)體元件10、第一布線層22及接合層30。半導(dǎo)體元件10例如是在半導(dǎo)體晶片上形成了元件(例如，晶體管、二極管)的狀態(tài)下被切割為芯片狀而得到的元件。作為半導(dǎo)體元件10的半導(dǎo)體材料，使用例如硅
(Si)、碳化硅(SiC)或氮化鎵(GaN)等。半導(dǎo)體元件10包含例如使用了 SiC、GaN的電力用晶體管。
[0023]在半導(dǎo)體元件10的背面，設(shè)置例如金屬電極11。金屬電極11使用例如鎳(Ni)。
[0024]第一布線層22設(shè)置于例如安裝基板20之上。安裝基板20包含例如絕緣基板21、第一布線層22及第二布線層23。絕緣基板21使用例如氮化硅(SiN)、氮化鋁(A1N)。絕緣基板21具有第一面21a、與第一面21a相反的第二面21b。在本實(shí)施方式中，設(shè)與第一面21a正交的方向?yàn)閆方向，設(shè)與Z方向正交的方向之一為X方向，設(shè)與Z方向以及X方向正交的方向?yàn)閅方向。
[0025]在本實(shí)施方式中，第一布線層22設(shè)置于絕緣基板21的第一面21a。第二布線層23設(shè)置于絕緣基板21的第二面21b。第一布線層22包含銅(Cu)。第二布線層23包含例如Cu。
[0026]如圖1 (b)所示，在Z方向上觀察到的絕緣基板21的外形是例如矩形。第一布線層22例如均勻地形成于絕緣基板21的第一面21a。第一布線層22的大小比半導(dǎo)體元件10的外形大。為了使半導(dǎo)體元件10的熱高效地散出，希望第一布線層22的面積較大。
[0027]接合層30設(shè)置于半導(dǎo)體元件10與第一布線層22之間。接合層30包含第一合金301。第一合金301是Cu與Cu以外的第一金屬的合金。第一合金301包含第一金屬與第一布線層22所包含的Cu的合金。
[0028]第一合金301的組分在半導(dǎo)體元件10與第一布線層22之間實(shí)質(zhì)上是均勻的。所謂組分實(shí)質(zhì)上均勻是指，除了組分完全相同的情況以外也可以包含制造上的誤差的概念。第一合金301的熔點(diǎn)比第一金屬的熔點(diǎn)高。
[0029]在第一合金301所含的第一金屬中，使用具有例如420°C以下的熔點(diǎn)的材料。例如，第一金屬是從包括Sn、Zn以及In的組中選擇出的一種金屬。此外，第一金屬也可以是從包括Sn、Zn、In、Au以及Ag的組中選擇出的至少兩種的合金(第二合金)。
[0030]在使用了例如Sn作為第一金屬的情況下，第一合金301是Cu和Sn的合金。Sn的熔點(diǎn)是例如232°C。作為第一合金301，是具有比作為第一金屬的Sn的熔點(diǎn)高的熔點(diǎn)的合金。例如，Cu與Sn的合金即Cu3Sn的熔點(diǎn)例如是約700°C。
[0031]第一合金301的熔點(diǎn)比第一金屬的熔點(diǎn)高,從而在經(jīng)由接合層30而將半導(dǎo)體兀件10安裝于安裝基板20時(shí)，以比較低的溫度使第一金屬熔融，并進(jìn)行與第一布線層22的Cu的合金化。
[0032]第一合金301的熔點(diǎn)比第一金屬的熔點(diǎn)高，因此半導(dǎo)體元件10的安裝完畢之后，具有比安裝半導(dǎo)體元件10時(shí)的溫度高很多的耐熱溫度。由此，即使是高溫環(huán)境，也能夠提高接合層30的可靠性。
[0033]接合層30與使用了一般的焊料即Pb - Sn類(lèi)焊料、Sn — Ag類(lèi)焊料、Sn — Ag —Cu類(lèi)焊料的接合層不同。在通過(guò)一般的焊料將半導(dǎo)體元件10安裝于安裝基板20之上的情況下，與第一布線層22的Cu構(gòu)成合金的是，焊料中的與第一布線層22的界面附近的一部分。在本實(shí)施方式中，接合層30在半導(dǎo)體元件10與第一布線層22之間整體性合金化。由此，接合層30的熔點(diǎn)與第一合金301的熔點(diǎn)大致相等。在此，在使用了 Cu和Sn的合金即Cu3Sn作為焊料的情況下，不加熱到Cu3Sn的熔點(diǎn)即例如大于等于700°C的高溫就無(wú)法將半導(dǎo)體元件10接合。然而，如本實(shí)施方式，在使第一金屬與Cu合金化的情況下，只要加熱到遠(yuǎn)低于Cu3Sn的熔點(diǎn)的第一金屬的熔點(diǎn)(例如，232°C )，就能夠?qū)雽?dǎo)體元件10接合。
[0034]接合層30的厚度例如是大于等于I微米(μ m)且小于等于100 μ m的程度。優(yōu)選的是，接合層30的厚度大于等于5 μ m且小于等于50 μ m。更優(yōu)選的是，接合層30的厚度大于等于5 μ m且小于等于20 μ m。在使接合層30的厚度變薄時(shí)，熱電阻降低，進(jìn)行高效的散熱。
[0035]在上述的說(shuō)明中，作為第一金屬而以Sn為例，但除了使用Sn以外，還能夠使用Sn、Zn、In、Au、Ag、Cu的二元體系以上的合金。例如，通過(guò)使用In — Sn — Zn共晶合金(共晶溫度:108°C )，接合溫度下降到108°C。由此，能夠以更低溫將半導(dǎo)體元件10和安裝基板20接合。
[0036]接下來(lái)，對(duì)接合層30的焊腳部進(jìn)行說(shuō)明。
[0037]圖2 Ca)以及圖2 (b)是例示焊腳部的示意性的剖視圖。
[0038]圖2 (a)中示出了第一例的焊腳部32A，圖2 (b)中示出了第二例的焊腳部32B。圖2 Ca)以及圖2 (b)中，示出了將焊腳部32A以及32B放大后的示意性的剖視圖。
[0039]如圖2 (a)所示，接合層30可以設(shè)置有焊腳部32A。接合層30從Z方向觀察具有與半導(dǎo)體元件10重疊的中央部分31。從Z方向觀察時(shí)，焊腳部32A是擴(kuò)展到比半導(dǎo)體元件10的端部1s的位置更靠外側(cè)的部分、即設(shè)置于比中央部分31更靠外側(cè)的部分。焊腳部32A是接合層30的底部(日語(yǔ):裾野)部分。
[0040]如圖1 (b)所示，在Z方向觀察時(shí)，焊腳部32A設(shè)置為包圍半導(dǎo)體元件10的外側(cè)。如圖2 Ca)所示，焊腳部32A的脊線可以是直線，也可以是曲線。
[0041]中央部分31由實(shí)質(zhì)上均勻的組分的第一合金301構(gòu)成。焊腳部32A也由實(shí)質(zhì)上均勻的組分的第一合金301構(gòu)成。
[0042]在使半導(dǎo)體元件10動(dòng)作時(shí)，產(chǎn)生熱。由該熱引起的應(yīng)力施加至接合層30。通過(guò)設(shè)置這種焊腳部32A，中央部分31的端部處的應(yīng)力集中得以抑制。進(jìn)而，中央部分31以及焊腳部32A由均勻的組分的第一合金301構(gòu)成，從而與組分不均勻的情況下相比能夠?qū)崿F(xiàn)牢固的接合層30。即，在組分不均勻時(shí)，在不同組分的界面部分容易產(chǎn)生龜裂等缺陷。通過(guò)使中央部分31以及焊腳部32A為均勻的組分，不易產(chǎn)生這種的缺陷。據(jù)此，接合層30的長(zhǎng)期可罪性提聞。
[0043]圖2 (b)所示的第二例的焊腳部32B與第一合金301相比更多地包含第一金屬?；蛘?，焊腳部32B不包含第一合金301。也可以?xún)H通過(guò)第一金屬來(lái)構(gòu)成焊腳部32B。
[0044]如圖1 (b)所示，在Z方向觀察時(shí)，焊腳部32B設(shè)置為包圍半導(dǎo)體元件10的外側(cè)。如圖2 (b)所示，焊腳部32B的脊線可以是直線，也可以是曲線。
[0045]圖2 (b)所示的接合層30的中央部分31由實(shí)質(zhì)上均勻的組分的第一合金301構(gòu)成。另一方面，焊腳部32B是不積極地進(jìn)行第一金屬與第一布線層22的Cu的合金化的部分。根據(jù)制造條件，也存在如下情況:在焊腳部32B中的與第一布線層22的界面部分形成第一合金301。
[0046]通過(guò)設(shè)置這種焊腳部32B，在接合層30產(chǎn)生了龜裂的情況下，通過(guò)焊腳部32B的第一金屬，因以下所示的作用而修復(fù)龜裂。
[0047]圖3 Ca)以及圖3 (b)是對(duì)焊腳部的作用進(jìn)行例示的示意性的剖視圖。
[0048]圖3 (a)中示出了接合層30中產(chǎn)生的龜裂DF的樣子。圖3 (b)中示出了龜裂DF的修復(fù)的樣子。
[0049]例如，如圖3 (a)所示，假設(shè)由于應(yīng)力集中等而在接合層30產(chǎn)生了龜裂DF。在該狀態(tài)下，半導(dǎo)體裝置110暴露于高溫環(huán)境(例如，大于等于第一金屬的熔點(diǎn))的情況下，焊腳部32B內(nèi)的第一金屬變?yōu)槿廴跔顟B(tài)。例如，第一金屬為Sn的情況下,在成為大于等于232°C時(shí)，焊腳部32B內(nèi)的Sn成為熔融狀態(tài)。
[0050]焊腳部32B內(nèi)的第一金屬成為熔融狀態(tài)時(shí)，如圖3 (b)所示，熔融了的第一金屬流入到龜裂DF內(nèi)。第一金屬被埋入到龜裂DF內(nèi)。通過(guò)之后的溫度，埋入到龜裂DF內(nèi)的第一金屬與Cu構(gòu)成合金。由此，龜裂DF消失。
[0051]通過(guò)設(shè)置有焊腳部32B，能夠使龜裂DF的進(jìn)展在其產(chǎn)生的初期階段就進(jìn)行修復(fù)。因此，能夠使接合層30的長(zhǎng)期穩(wěn)定性飛躍性地提高。
[0052]另外，作為焊腳部32B的第一金屬的例子而舉出了 Sn，但通過(guò)使用In單體、或Sn、Zn、In、Au、Ag、Cu的二元體系以上的合金,能夠設(shè)定適于接合層30所暴露的高溫環(huán)境的修見(jiàn)溫度。
[0053]圖4是對(duì)變形例的結(jié)構(gòu)進(jìn)行例示的示意性的剖視圖。
[0054]圖4中示出了將焊腳部的周邊放大后的示意性的剖視圖。
[0055]在圖4所示的變形例中，在焊腳部32B與第一布線層22之間設(shè)置有阻擋層40。阻擋層40是抑制Cu從第一布線層22向焊腳部32B擴(kuò)散的層。
[0056]通過(guò)設(shè)置有這種阻擋層40，能夠抑制焊腳部32B中包含的第一金屬與第一布線層22中包含的Cu之間的相互擴(kuò)散以及反應(yīng)。由此，焊腳部32B的與Cu的合金化被長(zhǎng)期間抑制。即，能夠長(zhǎng)時(shí)間維持之前進(jìn)行了說(shuō)明的龜裂DF的消失效果。
[0057]作為阻擋層40的材料，只要是第一金屬與第一布線層22中包含的Cu的相互擴(kuò)散系數(shù)、以及兩者的金屬間化合物的成長(zhǎng)速度變低的材料，可以是任一材料。作為阻擋層40的材料，例如適用N1、鈷(Co)、鉻(Cr)、鉭(Ta)、鎢(W)。
[0058](第二實(shí)施方式)
[0059]接下來(lái)，對(duì)第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0060]圖5是例示第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的流程圖。
[0061]如圖5所示，本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法具備如下步驟:半導(dǎo)體元件以及安裝基板的準(zhǔn)備(步驟S101)、接合件的形成(步驟S102)、半導(dǎo)體元件的搭載(步驟S103)以及接合層的形成(步驟S104)。
[0062]在步驟SlOl中，進(jìn)行準(zhǔn)備上述說(shuō)明的半導(dǎo)體元件10以及安裝基板20的處理。安裝基板20具有包含Cu的第一布線層22。
[0063]在步驟S102中，進(jìn)行在安裝基板20的第一布線層22之上設(shè)置包含Cu以外的第一金屬的接合件的處理。
[0064]圖6 Ca)以及圖6 (b)是對(duì)接合件的形成進(jìn)行例示的示意性的剖視圖。
[0065]在圖6 Ca)所示的例子中，將第一金屬的片狀的接合件30A形成在第一布線層22之上。接合件30A例如是Sn的片材。
[0066]圖6 (b)所示的接合件30B是在使第一金屬熔融的狀態(tài)下滴下(dip，浸潰)而成的。此外，接合件30B可以是使第一金屬的塊材熔融而成的。例如，事先對(duì)安裝基板20加熱，將第一金屬(例如，Sn)的塊材按壓到第一布線層22之上，并使之熔融。
[0067]在步驟S103中，進(jìn)行經(jīng)由接合件30A以及30B而在第一布線層22之上載置半導(dǎo)體元件10的處理。
[0068]在步驟S104中，進(jìn)行使接合件30A以及30B熔融來(lái)形成接合層30的處理。S卩，將接合件30A以及30B加熱到比第一金屬的熔點(diǎn)高的溫度并保持一定時(shí)間使之等溫凝固。由此，在半導(dǎo)體元件10與第一布線層22之間形成實(shí)質(zhì)上均勻的組分的第一合金301。第一合金301的熔點(diǎn)比第一金屬的熔點(diǎn)高。
[0069]圖7是對(duì)半導(dǎo)體元件的擺動(dòng)進(jìn)行例示的示意性的俯視圖。
[0070]在步驟S104中形成接合層30的工序中，在將接合件30A以及30B加熱到比第一金屬的熔點(diǎn)高的溫度的狀態(tài)下，可以使半導(dǎo)體元件10在沿著第一布線層22的表面的方向上擺動(dòng)。
[0071]如圖7所示，在載置了半導(dǎo)體元件10的狀態(tài)下，使半導(dǎo)體元件10在沿著第一布線層22的表面的方向(例如，X方向、Y方向)上滑動(dòng)。在半導(dǎo)體元件10的滑動(dòng)中，可以使半導(dǎo)體元件10分別在X方向以及Y方向上往復(fù)移動(dòng)。
[0072]在以比第一金屬的熔點(diǎn)高的溫度進(jìn)行了加熱的狀態(tài)下使半導(dǎo)體元件10擺動(dòng)，從而在接合層30形成焊腳部32A以及32B。此外，通過(guò)使半導(dǎo)體元件10擺動(dòng)，有效地抑制接合層30的內(nèi)部的空隙的產(chǎn)生。
[0073]此外，通過(guò)使半導(dǎo)體元件10擺動(dòng)，接合件30A以及30B擴(kuò)展到第一布線層22的表面的較寬的范圍，在焊腳部32A以及32B的更外側(cè)設(shè)置延伸部35。通過(guò)從焊腳部32A以及32B連續(xù)地向外側(cè)設(shè)置延伸部35，提高半導(dǎo)體元件10的牢固的連接及向第一布線層22側(cè)的散熱性。
[0074]圖2 (b)所示的焊腳部32B通過(guò)接合件30A以及30B的厚度的設(shè)定、用于等溫凝固的保持時(shí)間的設(shè)定、半導(dǎo)體元件10的擺動(dòng)時(shí)的施加壓力的設(shè)定等而形成。例如，在形成焊腳部32B時(shí)，與形成焊腳部32A的情況相比，使接合件30A以及30B的厚度增厚(例如，大于等于50 μ m)。此外，在形成焊腳部32B時(shí)，與形成焊腳部32A的情況相比，使用于等溫凝固的保持時(shí)間縮短。此外，在形成焊腳部32B時(shí)，與形成焊腳部32A的情況相比，使半導(dǎo)體元件10的擺動(dòng)時(shí)的施加壓力增高。
[0075]步驟S104的形成接合層30的處理，可以根據(jù)需要在惰性環(huán)境中施加規(guī)定的壓力來(lái)進(jìn)行。此外，形成接合層30的處理也可以在還原環(huán)境中進(jìn)行。即，接合層30的形成優(yōu)選的是，抑制接合層30的氧化的環(huán)境。由此，接合層30的氧化得以抑制。
[0076]此外，在半導(dǎo)體元件10的金屬電極11之上以及接合件30A之上，也可以設(shè)置Au等蓋層。通過(guò)設(shè)置蓋層，即使不在惰性環(huán)境、還原環(huán)境中，也能夠抑制接合層30的氧化，能夠進(jìn)行更簡(jiǎn)便的設(shè)備中的安裝。
[0077]這樣，通過(guò)步驟SlOl?步驟S104的處理，經(jīng)由接合層30將半導(dǎo)體元件10安裝于安裝基板20的半導(dǎo)體裝置110完成。
[0078]在此，作為一例，對(duì)使用了 Sn作為第一金屬的情況的與Cu的合金化進(jìn)行說(shuō)明。
[0079]圖8是Cu — Sn 二元體系平衡狀態(tài)圖。
[0080]在以Cu和Sn為主成分的體系中，通過(guò)等溫凝固，接合層30的第一合金301的金屬間化合物按Cu6Sn5 (圖8所示的η相)、Cu3Sn (圖8所示的ε相)的順序變化。然而，Cu3Sn是穩(wěn)定的化合物，所以在搭載半導(dǎo)體元件并形成接合層這樣的處理溫度中，不易發(fā)生進(jìn)一步的變化。因此，具有Cu3Sn的第一合金301的接合層30長(zhǎng)期可靠性佳。
[0081]進(jìn)而，在接合層30具有焊腳部32A以及32B時(shí)，抑制由使半導(dǎo)體元件10動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的熱引起的應(yīng)力的極端的集中，接合層30的長(zhǎng)期可靠性提高。
[0082]在上述的例子中，作為第一合金301，以Cu與Sn的合金為例，但可以是這以外的合金。作為其他的合金，考慮Cu與Zn的合金、Cu與Sn以及Ag的合金等。例如,對(duì)使用了 Cu與Zn的合金的情況進(jìn)行說(shuō)明。在此情況下，作為第一金屬，使用Zn，通過(guò)液相Zn與Cu的等溫凝固反應(yīng)，作為接合層30，形成α黃銅或β黃銅等合金相。上述黃銅(日語(yǔ):真鍮)延展性佳，因此對(duì)接合層30作用的熱應(yīng)力由于黃銅容易地進(jìn)行伸縮而被有效地緩和。例如，對(duì)使用了 Cu與Sn以及Ag的合金的情況下進(jìn)行了說(shuō)明。在此情況下，使用在Sn中添加了 Ag的合金作為第一金屬。通過(guò)在Sn中添加Ag,第一金屬熔融時(shí)的表面氧化得以抑制。由此，由氧化薄膜的卷起引起的空隙的產(chǎn)生得以有效地抑制，接合層30的可靠性提高。
[0083]通過(guò)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法，能夠提高接合層30的長(zhǎng)期可靠性。
[0084]如以上說(shuō)明，通過(guò)實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置以及其制造方法，即使在高溫環(huán)境下也能夠提高半導(dǎo)體元件與安裝基板的接合部的可靠性。
[0085]另外，上述對(duì)本實(shí)施方式以及其變形例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于這些例子。例如，對(duì)于上述的各實(shí)施方式或其變形例，本領(lǐng)域技術(shù)人員適當(dāng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)要素的追力口、刪除、設(shè)計(jì)變更而得到的方式、將各實(shí)施方式的特征適當(dāng)組合而得到的方式、只要具備本發(fā)明的主旨，就包含于本發(fā)明的范圍。
[0086]對(duì)本發(fā)明幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但這些實(shí)施方式是作為例子來(lái)提示，意圖不在于限定發(fā)明的范圍。上述新的實(shí)施方式能夠以其他各種方式實(shí)施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍中，能夠進(jìn)行各種省略、置換、變更。上述實(shí)施方式及其變形包含于發(fā)明的范圍、要旨，并且包含于權(quán)利要求書(shū)記載的發(fā)明及其等價(jià)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具備: 半導(dǎo)體元件； 布線層，包含Cu ;以及 接合層，包含第一合金，所述第一合金以實(shí)質(zhì)上均勻的組分在所述半導(dǎo)體元件與所述布線層之間設(shè)置，是Cu與Cu以外的第一金屬的合金，所述第一合金的熔點(diǎn)比所述第一金屬的熔點(diǎn)高。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第一金屬是從包括錫(Sn)、鋅(Zn)以及銦(In)的組中選擇出的一種金屬。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述第一金屬是由從包括錫(Sn)、鋅(Zn)、銦(In)、金(Au)、銀(Ag)以及銅(Cu)的組中選擇出的至少兩種金屬得到的第二合金。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 在從所述半導(dǎo)體元件朝向所述布線層的方向上觀察時(shí)，所述接合層具有擴(kuò)展到比所述半導(dǎo)體元件的端部更靠外側(cè)的焊腳部。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述焊腳部與所述第一合金相比，更多地包含所述第一金屬。
6.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述接合層具有:設(shè)置于所述半導(dǎo)體元件與所述布線層之間的中央部分；和所述焊腳部， 所述中央部分與所述焊腳部相比，容易與所述布線層形成合金。
7.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述接合層具有:設(shè)置于所述半導(dǎo)體元件與所述布線層之間的中央部分；和所述焊腳部， 所述中央部分以及所述焊腳部包含所述第一合金， 所述焊腳部與所述中央部分相比，更多地包含所述第一金屬。
8.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 還具備阻擋層，該阻擋層設(shè)置于所述焊腳部與所述布線層之間，抑制銅(Cu)從所述布線層向所述焊腳部的擴(kuò)散。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述阻擋層的材料包含鎳(Ni )、鈷(Co)、鉻(Cr)、鉭(Ta)、鎢(W)中的某一個(gè)。
10.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，具備如下工序: 在包含Cu的布線層之上設(shè)置包含Cu以外的第一金屬的接合件的工序； 經(jīng)由所述接合件而在所述布線層之上搭載半導(dǎo)體元件的工序；以及將所述接合件加熱到比所述第一金屬的熔點(diǎn)高的溫度而形成接合層的工序，所述接合層包含以實(shí)質(zhì)上均勻的組分在所述半導(dǎo)體元件與所述布線層之間設(shè)置的第一合金，所述第一合金的熔點(diǎn)比所述第一金屬的熔點(diǎn)高。
11.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 形成所述接合層的工序包括如下工序:在使所述接合件加熱到比所述第一金屬的熔點(diǎn)高的溫度的狀態(tài)下、使所述半導(dǎo)體元件在沿著所述布線層的表面的方向上滑動(dòng)。
12.如權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 形成所述接合層的工序包括如下工序:形成焊腳部，在從所述半導(dǎo)體元件朝向所述布線層的方向上觀察時(shí)，該焊腳部擴(kuò)展到比所述半導(dǎo)體元件的端部更靠外側(cè)。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述焊腳部與所述第一合金相比，更多地包含所述第一金屬。
14.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述第一金屬是從包括錫(Sn)、鋅(Zn)以及銦(In)的組中選擇出的一種金屬。
15.如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于， 所述第一金屬是由從包括錫(Sn)、鋅(Zn)、銦(In)、金(Au)以及銀(Ag)的組中選擇出的至少兩種金屬得到的第二合金。
【文檔編號(hào)】H01L23/488GK104465579SQ201410061293
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】佐佐木遙, 久里裕二, 小谷和也, 山本敦史, 松村仁嗣 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝