CN104517865A - 半导体装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供半导体装置的制造方法，能在芯片键合接合温度范围内的加热温度下，还原被接合构件及焊接材料，得到具有比以往更高质量更高可靠性的焊锡接合层且散热性更优异的半导体装置。该方法包括：将包含被接合构件和焊接材料的层叠体投入到具备金属丝的减压炉内的准备工序；在准备工序之后对减压炉内进行真空排气的一次减压工序；在一次减压工序之后将减压炉内变为负压的氢气氛，并对金属丝进行加热从而产生原子状氢的热线式加热工序；在热线式加热工序之后将减压炉内变为正压的氢气氛，并加热至接合温度以使焊接材料熔融的加热工序；以及在加热工序之后保持于接合温度，并将减压炉内再次变为真空气氛来去除焊锡熔融液中的气泡的气泡去除工序。
Description
技术领域
本发明涉及半导体装置的制造方法。本发明尤其涉及对接合母材、焊接材料的表面氧化物进行改质从而实现良好接合的半导体装置的制造方法。
背景技术
近年来，由于环境问题，逐渐采用不含铅成分的无铅焊锡来代替Sn-Pb类焊锡。适用于IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)模块或IPM(Intelligent Power Module：智能功率模块)等功率模块的焊接材料多使用目前已知的各种组分的无铅焊锡中尤其是接合性(焊锡润湿性)、机械特性、传热阻力等方面较为平衡且实际有应用到产品上的Sn-Ag类无铅焊锡(例如参照非对比文献1)。
此外，在散热器上焊接绝缘基板并且在该绝缘基板上焊接半导体芯片的层叠连接结构中，下位的接合部使用Sn-Sb类焊锡来作为高温无铅焊锡，上位的接合部使用在熔点比Sn-Sb类焊锡要低的Sn-Ag类焊锡中添加了Cu等元素而组成的无铅焊锡这样的焊接结构也是已知的(例如参照专利文献1)。
在绝缘基板上焊接安装半导体芯片(IGBT)，并在半导体芯片(IGBT)的上表面电极焊接兼作为散热器的引线框来作为布线构件，使半导体芯片所产生的热量向引线框逸出从而能够防止发热密度集中的结构也是已知的(例如参照专利文献2)。
另一方面，在芯片键合的接合方式中，已知有通过进行减压、氢气或者氮气氛的置换来减小焊锡中的气泡，并将其长时间暴露在氢气中，利用氢气使氧化物还原从而实现良好接合的方法(例如参照专利文献3)。还已知有利用氢等离子体来生成氢自由基，从而去除氧化物或有机物的方法(例如参照非专利文献2)。
除此以外，还公开了为实现干式焊接，进行金属表面处理的方法，其利用耐热金属的丝状网格(filament grid)来生成活性分子种(species)，由此去除了金属表面的氧化物之后进行焊接(例如参照专利文献4)。
还公开了利用接触分解反应所生成的原子状氢来对接合前的焊锡进行清洗的实施例(例如参照非专利文献3、非专利文献4)。此外，还已知有以下特征的无铅焊锡合金的处理方法：将以锡为主要成分的无铅焊锡合金制作成微粉末状，利用热丝焊法所产生的原子状氢来进行还原及刻蚀(例如参照专利文献5)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2001－35978号公报
专利文献2：日本专利特开2005－116702号公报
专利文献3：日本专利特开2003－297860号公报
专利文献4：美国专利说明书5409543
专利文献5：日本专利第4991028号公报
非专利文献
非专利文献1：両角、他2名、「パワー半導体モジュールにおける信頼性設計技術」、富士時報、富士電機株式会社、平成13年2月10日、第74巻、第2号、p145～148(两角等2人，《功率半导体模块的可靠性设计技术》，富士时报，富士电极株式会社，平成13年2月10日，第74卷第2号第145～148页)
非专利文献2：中森ほか、「水素ラジカルによるはんだボールのリフロープロセス」、エレクトロニクス実装学会誌、Vol.8、No.3、pp.225-232(2005)(中森等，《利用氢自由基的焊锡球回流工艺》，电子安装学会杂志，Vol.8、No.3、pp.225-232(2005))
非专利文献3：表面科学Vol.31、No.4、pp.196-201、2010(表面科学Vol.31、No.4、pp.196-201、2010)
非专利文献4：エレクトロニクス実装学会講演大会講演論文集,22nd,pp.167-168(2008)(电子安装学会研讨会演讲论文集，22nd,pp.167-168(2008))
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，以Sn为主要成分的无铅焊锡的熔点在Sn-Ag类焊锡的情况下为220℃左右，在Sn-Sb类焊锡的情况下为240℃左右，与以往使用的熔点在290℃左右的Pb类焊锡材料相比，其熔融温度较低。在250℃的气氛下，氢分子气体的氧化物还原能力并不值得期待，因此难以通过在焊锡熔融前的状态下长时间暴露在氢分子气体中来还原(去除)氧化物。为了提高氢分子气体的还原能力，存在进一步升高加热温度的方法，但这有可能导致硅芯片受热损伤。
另外，在使用等离子体来生成氢自由基的方法中，已知氢自由基具有笔直前行的特性，从而只能对垂直于照射面的面发挥表面改质的效果。
另一方面，在专利文献4所公开的发明中，使用了连续炉，从而无法实现足够的真空度，因此原子状氢的生成量较少，对于金属氧化物的还原能力也不够。为此，需要使用抑制电子的装置来使原子状氢选择性地集中到工件上，存在的不足有导致装置变复杂，氢及能量的损耗也增大。
专利文献5所公开的方法是在进行接合之前先用旋转滚筒式的装置单仅对焊锡合金进行处理的方法，并不能实现一同进行焊接这样有效率的接合组装。非专利文献3、4所公开的方法仅仅是实现性的方法，并不能实际应用于半导体装置的高效率量产。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种半导体装置的制造方法，该制造方法在芯片键合接合温度范围内即320℃以下的加热温度下，使被接合构件和焊接材料还原，与以往相比，能够得到具有更高质量更高可靠性的焊接层且散热性更优异的半导体装置。
解决技术问题所采用的技术方案
根据本发明的一个实施方式，该半导体装置的制造方法包括：将包含至少一个被接合构件和至少一个焊接材料的层叠体投入到具有金属丝的减压炉内的准备工序；在所述准备工序之后对所述减压炉内进行真空排气的一次减压工序；在所述一次减压工序之后将所述减压炉内设定为负压的氢气氛，并对所述金属丝进行加热，从而产生原子状氢的热线式加热工序；在所述热线式加热工序之后将所述减压炉内设定为正压的氢气氛，并加热至接合温度使所述焊接材料熔融的加热工序；以及在所述加热工序之后，在保持于接合温度的状态下，将所述减压炉内的气氛再次设定为真空气氛，从而去除焊锡熔融液中的气泡的气泡去除工序。
所述半导体装置的制造方法优选在所述气泡去除工序中，将所述减压炉内的气氛设定为负压的氢气氛并对所述金属丝进行加热从而产生原子状氢的热线式加热工序断续地重复进行一次以上。
所述半导体装置的制造方法优选在所述热线式加热工序中，将金属丝加热到1500℃以上且2000℃以下。
所述半导体装置的制造方法中的所述热线式加热工序优选实施10秒～5分钟。所述热线式加热工序中所述负压的氢气氛优选为1～100Pa的氢气氛。所述热线式加热工序中所述金属丝与所述层叠体之间的距离优选为30～150mm。所述热线式加热工序中，将所述氢分子气体提供至减压炉内，使得所述氢分子气体在与所述金属丝接触后，被提供至所述层叠体。
所述半导体装置的制造方法中，优选在所述气泡去除工序之后还包括再还原工序，在该再还原工序中，在保持于接合温度的状态下，将所述减压炉内的气氛再次设定为正压的氢气氛。在所述再还原工序之后优选还包括冷却工序，在该冷却工序中，在将所述减压炉内的气氛保持于正压的氢气氛的状态下，对所述层叠体进行急冷。另外，优选还包括：在所述冷却工序后对所述减压炉内进行真空排气的二次减压工序；以及在所述二次减压工序之后将所述减压炉内的气氛设定为正压的惰性气体气氛，然后将所述减压炉开放的工序。
所述半导体装置的制造方法中，优选的是所述热线式加热工序到所述加热工序为止的处理重复进行多次。或者，在此基础上，所述半导体装置的制造方法中，优选使所述气泡去除工序到所述再还原工序为止的处理重复进行多次。
所述半导体装置的制造方法中，所述层叠体优选为在至少两个被接合构件之间夹设有焊接材料的层叠体。所述焊接材料优选为Sn-Ag类焊锡或Sn-Sb-Ag类焊锡，所述被接合构件的被接合表面优选为Ag。所述半导体装置优选为绝缘栅双极型晶体管半导体模块。
根据本发明的另一个实施方式，该半导体装置的制造方法包括：将包含有接合面为Ag的至少一个被接合构件、及Sn-Ag类焊锡和Sn-Sb-Ag类焊锡中的至少一个焊接材料的层叠体投入到具有金属丝的减压炉内的工序；以及将所述减压炉内的气氛设定为负压的氢气氛，并对所述金属丝进行加热，从而产生原子状氢，使所述被接合构件和所述焊接材料还原的工序。
发明效果
根据本发明的半导体装置的制造方法，能够在十几分钟以内的短时间内，获得与以往相比具有更高质量更高可靠性的焊接层且散热性更优异的半导体装置。特别是通过热线式加热工序，能够在芯片键合接合温度范围内即320℃以下的加热温度下，保持被接合构件和焊接材料的层叠状态进行还原，并且与目前已知的方法相比，还能获得更大的还原效果。另外，根据本发明的半导体装置的制造方法，氢分子气体和惰性气体的用量很少即可，还无需使用焊剂。因此，能够得到处理时间缩短、接合质量提高、运营成本降低、环境负荷减轻等各种效果。另外，根据本发明的半导体装置的制造方法，还具有能够消除量产化的多个产品之间的偏差，使得质量稳定的优点。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的半导体装置的制造方法中的温度曲线、腔内气氛及压力、金属丝通电、以及处理动作的一个示例的时间表。
图2是示意性地表示在本发明所涉及的接合组装装置中进行焊接的由被接合体和焊锡构成的层叠体的结构的图。
图3是示意性地表示本发明所涉及的半导体装置的制造方法中的热线式加热工序的图。
图4是简要说明本发明所涉及的接合组装装置的图。
图5是表示金属丝12与热板16之间的位置关系的图，图5(a)是表示减压炉11内从金属丝12的上方向炉底看时金属丝12与热板16之间的位置关系的图，图5(b)是从减压炉的正面看时金属丝12与热板16之间的位置关系的图。
图6是表示用扫描电子显微镜观察Ag基板在热线式加热工序前后的表面形态的结果的照片，图6(a)是未实施热线式加热工序的未经处理的Ag基板表面的照片，图6(b)是热线式加热工序实施了2分钟后的Ag基板表面的照片，图6(c)是热线式加热工序实施了10分钟后的Ag基板表面的照片。
图7是表示热线式加热工序前后Ag基板表面的硫化物变化的X射线光电子分光法分析结果的光谱图。
图8是表示热线式加热工序前后Ag基板表面的氯化物变化的X射线光电子分光法分析结果的光谱图。
图9是对实施例及比较例的芯片键合接合部的空隙率进行比较表示的图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。但本发明并不限于以下说明的实施方式。
本发明的一个实施方式涉及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包括：将包含至少一个被接合构件和至少一个焊接材料的层叠体投入到具有金属丝的减压炉内的准备工序；在所述准备工序之后对所述减压炉内进行真空排气的一次减压工序；在所述一次减压工序之后将所述减压炉内的气氛设定为负压的氢气氛，并对所述金属丝进行加热，从而产生原子状氢的热线式加热工序；在所述热线式加热工序之后将所述减压炉内的气氛设定为正压的氢气氛，并加热至接合温度使所述焊接材料熔融的加热工序；以及在所述加热工序之后，在保持于接合温度的状态下，将所述减压铝内的气氛再次设定为真空气氛，从而去除焊锡熔融液中的气泡的气泡去除工序，该半导体装置的制造方法还可任意地选择包括以下工序：在所述气泡去除工序之后，在保持于接合温度的状态下，将所述减压炉内的气氛再次设定为正压的氢气氛的再还原工序；在所述再还原工序之后，在保持于所述减压炉内的正压的氢气氛的状态下，对所述层叠体进行急冷的冷却工序；在所述冷却工序之后对所述减压炉内进行真空排气的二次减压工序；以及在所述二次减压工序之后，将所述减压炉内的气氛设定为正压的惰性气体气氛，然后将所述减压炉开放的工序。
在本发明所涉及的半导体装置的制造方法中，成为制造对象的半导体装置可以列举例如IGBT模块或IPM等功率模块。尤其可以是具有由至少一个被接合构件和至少一个焊接材料所组成的接合体的半导体装置，典型的是具有在至少2个被接合构件之间夹设有焊接材料的层叠结构体的半导体装置，更典型的是具有如下层叠结构体的半导体装置，该层叠结构体是在具有金属电路板的陶瓷等绝缘基板上焊接硅芯片等元件，将由此得到的结构焊接到金属基底上而得到的。
参照图2，作为本发明的接合组装对象的层叠体10典型的是在金属基底1上隔着绝缘基板-金属基底接合用焊接材料3而层叠绝缘基板2，再在该绝缘基板2上隔着硅芯片-绝缘基板接合用焊接材料5而层叠硅芯片4得到的。图2中，以硅芯片为半导体元件的一个例子进行了说明，但本发明中成为接合对象的半导体元件并不限于硅芯片，还可以列举SiC芯片、GaN芯片，但也不限于这些芯片。在以下的说明中，将图2所示的层叠体10作为被接合构件及焊接材料的一个例子进行说明，但本发明并不限于此。
构成半导体元件的集电极面、金属基底、以及绝缘基板的表面的典型被接合构件(接合母材)可以列举如金(Au)、铜(Cu)、银(Ag)、镍(Ni)和/或以这些元素中的一种以上元素为主要成分的合金，但并不限于这些情况。
作为典型的焊接材料，可以使用无铅焊锡，优选使用熔点约为190～290℃的无铅焊锡，更优选使用熔点约为210～290℃的无铅焊锡。优选的实施方式是使用熔点约为190～290℃的无铅含Sn的焊锡。含Sn无铅焊锡包括Sn焊锡、Sn-Ag类焊锡、Sn-Cu类焊锡、Sn-Sb类焊锡(熔点：约190～290℃)、Sn-Bi类(熔点：约270℃)等。更优选的是Sn-Ag类焊锡。Sn-Ag类焊锡包括Sn-Ag、Sn-Ag-Cu、Sn-Ag-Bi、Sn-Ag-Cu-Bi、Sn-Ag-Cu-In、Sn-Ag-Cu-S、Sn-Ag-Cu-Ni-Ge等。更优选的是Sn-3.5Ag-0.5Cu-0.1Ni-0.05Ge焊锡、或者Sn-3.5Ag-0.5Cu焊锡。同样，Sn-Sb类焊锡也广泛地应用于功率器件的芯片键合接合。Sn-Sb类焊锡包括Sn-Sb、Sn-Sb-Ag、Sn-Sb-Ag-Cu、Sn-Sb-Ag-Cu-Ni等。优选的是Sn-5Sb、Sn-8Sb、Sn-13Sb、Sn-8Sb-3Ag、Sn-8Sb-3Ag-0.5Cu、Sn-8Sb-3Ag-0.5Cu-Ni0.03～0.07wt.％等。焊接材料可以是焊板，也可以是糊状焊锡，其形态没有任何限定。
下面，参照图1来说明本发明所涉及的半导体装置的制造方法中的各个工序。图1是表示本发明所涉及的半导体装置的制造方法中的温度曲线、腔内气氛及压力、金属丝通电、以及处理动作的一个示例的时间表。
前期准备如图2所示，将多个被接合构件与焊接材料层叠，从而形成层叠体10。在准备工序中，将层叠体投入到具备金属丝的减压炉内。将层叠体投入到减压炉内可以由合适的装置来进行，也可以由人工进行。具体而言，如图3所示，将该层叠体10载放到减压炉11内的传送台13上。传送台13可以在用于对层叠体10进行加热的热板16与用于对层叠体10进行冷却的冷却板15之间来回移动。
将层叠体10载放到传送台13上后，按照图1所示的时间表开始进行焊接。在准备工序之后的对所述减压炉内进行真空排气的一次减压工序(时刻T0～T1)中，先将减压炉11密封，开始进行炉内的减压(时刻T0)。该排气处理时，传送台13处于离开热板16以及冷却板15的待机状态。在时刻T0～T8的所有工序中，优选一边调节减压炉11内的压力，一边持续地进行排气。
在所述一次减压工序之后，进行将所述减压炉内的气氛设定为负压的氢气氛，对减压炉内的金属丝进行加热，从而产生原子状氢的热线式加热工序(时刻T1～T2)。这一工序也可以称为在负压的氢气氛下利用原子状氢将被接合构件和焊接材料还原的一次还原工序。
本说明书中，负压是指小于101.3×103Pa的压力。本说明书中，氢分子气体是指气体状的氢分子，是为了与金属丝12加热而生成的原子状氢进行区分而使用的。氢分子气体的流量由例如质量流量控制器等来控制。另外，本说明书中，减压炉11内的金属丝12是能够被加热至1000℃以上、优选为1500℃以上、更优选为1600℃以上且优选为2000℃以下的线状金属构件，与氢分子气体发生接触分解反应而能生成还原性的原子状氢(也称为氢原子)，例如可以使用钨丝等。金属丝12的详细形态将在图4所示的接合加热装置的说明中进行详细描述。
在热线式加热工序中，当减压炉11内的真空度达到1～10Pa、例如5.7319Pa时，开始向减压炉11内导入氢分子气体(时刻T1)。而传送台移动到热板16上方不会被热板16直接加热的位置。即，传送台移动到能够确保金属丝与层叠体的进行热线式加热时的合适的位置关系及距离的场所。当减压炉11内的压力达到1～100Pa、优选为1～50Oa时，金属丝12通电而被加热。在图1的时间表中，对金属丝12进行通电的时刻或者能够通电的时刻用“金属丝通电”来表示。若金属丝12的温度达到例如1600℃时，则减压炉11内的氢分子气体发生分解，变成具有高还原能力的原子状氢的状态。在其它实施方式中，也可以是传送台移动到热板16上方被热板16加热的位置，由此来对层叠体10进行加热，同时对金属丝通电。
金属丝12的优选加热温度随着构成金属丝12的金属材料或合金材料的不同而不同，例如在金属丝使用钨的情况下，其加热温度可以设为1600～1800℃。对构成层叠体10的各构件表面进行还原处理所需的金属丝12的加热持续时间(从时刻T1到时刻T2的时间)可以是例如10秒～5分钟，优选的是30秒～120秒。金属丝12的优选加热时间也会随着构成金属丝12的金属材料或合金材料的不同而不同，例如在金属丝使用钨的情况下，其加热时间可以设为30秒～120秒。此时金属丝12与层叠体10之间的距离优选为30～150mm，更优选为50～100mm。通过将金属丝12的加热温度、通电时间、以及金属丝12与层叠体10之间的距离设定在恰当的范围内，能够防止层叠体10被构成金属丝12的金属材料污染等。
图3中示意性地示出上述氢分子气体(H2)和原子状氢(H)。原子状氢(H)不仅对于面向金属丝12的层叠体10的上表面进行还原，还会移动到传送台12与层叠体10之间的接触面和构成层叠体的各构件的接触面，在这些面都能够进行有效的还原。本发明中的热线式加热工序所产生的原子状氢并不具备氢自由基所呈现出来的笔直前行的特性，其动作与粘性流体一样，因此对于没有被直接照射的面也能够发挥表面改质效果，这一点十分有利。这样，通过金属丝的通电可以促进层叠体10各构件表面的还原，从而去除表面氧化物10a、10b。
在此期间，控制氢分子气体的流量，同时持续地对炉内进行减压(排气)，以使减压炉11内的压力保持在例如1～100Pa、优选为10～50Pa。从而，原子状氢的还原反应所生成且释放到减压炉内的气氛中的物质、例如水或者属于氢化合物的硫化氢、氯化氢等能够排出到减压炉11外部。另外，在金属丝12的通电期间内，热板16也同时对构成层叠体10的各构件进行加热，构成层叠体10的焊接材料3、5的温度虽然取决于不同的构件，但都将达到约100～200℃。由此，在热线式加热工序中，能够在比以往用氢分子气体进行还原所需的温度要低的温度下实现还原的效果。另外，在热线式加热工序中，作为原子状氢源而导入炉内的氢分子气体也可以用氨气、四氟化碳、六氟化硫等含有卤素的气体来代替，或者也可以在氢分子气体的基础上加入氨气、四氟化碳、六氟化硫等含有卤素的气体。
在时刻T2，金属丝12的通电停止，金属丝的加热结束。传送台13移动到热板16上方被热板16加热的位置。在热线式加热工序之后，进行将所述减压炉内变成正压的氢气氛，并加热至接合温度来使所述焊接材料熔融的加热工序(时刻T2～T3)。这一工序也可以称为在热线式加热工序之后，将所述减压炉内变为正压的氢气氛，使所述层叠体的各构件的至少被接合表面还原的二次还原工序。本说明书中，正压是指大于101.3×103Pa的压力。在加热工序中，向减压炉11内导入氢分子气体，将炉内变为正压的氢气氛。层叠体10经由传送台13而被加热，并保持这一状态直到达到目标接合温度为止。图1中时刻T3～T5期间的固定温度表示接合温度。升温速度可以是每秒约1～30℃，优选的是每秒约5～10℃。
这里，热板16的温度优选为比焊锡的液相线温度要高约25℃左右以上的温度。例如，当硅芯片-绝缘基板接合用焊接材料5使用液相线温度为221℃的Sn-3.5Ag焊锡，且绝缘基板-金属基底接合用焊接材料3使用液相线温度为243℃的Sn-8Sb焊锡时，考虑到热板16的面内偏差，热板16的温度可设为270～280℃。另外，例如当硅芯片-绝缘基板接合用焊接材料5使用液相线温度为221℃的Sn-Ag类焊锡，且绝缘基板-金属基底接合用焊接材料3使用液相线温度为219℃的Sn-3.0Ag-0.5Cu焊锡时，按照如上所述，热板16的温度为245～250℃。但是，鉴于氢分子的还原力的效果在250℃以上才能发挥，因此为了充分地发挥还原力，热板16的加热温度优选为290℃以上350℃以下。当半导体元件为SiC芯片时，热板16的加热温度例如可以是290℃～500℃左右，但并不限定于特定的加热温度。
在达到目标接合温度为止的升温过程(时刻T2～T3)中，由于减压炉11内的压力为正压，因此，氢分子气体很容易渗透到层叠体10的各构件的间隙中，氢分子气体的还原作用也得以施展。因此，能够促进绝缘基板-金属基底接合用焊接材料3、硅芯片-绝缘基板接合用焊接材料5、绝缘基板2和金属基底1的各表面的还原，并确保被接合表面、进行例如引线接合的表面等的润湿性。另外，各焊接材料3、5发生熔融，此时产生的气泡中被氢分子气体填充，从而使气泡具有活性。即，气泡中的气体成分与氢发生置换，从而在之后的时刻T3～T5的气泡去除工序和再还原工序中具有充分的活性。在焊接材料3、5熔融的期间内，减压炉11内的氧浓度例如保持在30ppm以下，优选为10ppm以下，且露点保持在-30℃以下，优选为-50℃以下。
在所述加热工序之后，实施气泡去除工序(时刻T3～T4)，当构成层叠体10的构件达到目标接合温度时，保持于接合温度的状态下，将所述减压炉内再次变成真空气氛，从而去除焊锡熔融液中的气泡。在气泡去除工序中，再次开始对减压炉11内进行减压(时刻T3)。然后，在减压炉11内的真空度达到例如10Pa之后，继续减压例如30秒～1分钟。从而，减压炉11内的真空度达到约1Pa。该减压继续进行，使得焊接材料与被接合构件之间因润湿不充分而产生的气泡、以及焊接材料中含有的溶存气体所产生的气泡都基本被去除。这里，将减压的持续时间(T3～T4)设为30秒～1分钟是因为在进行急剧减压等的情况下，液体中产生的气泡会剧烈地排出到外部，此时，焊锡会像气泡弹跳一样飞散，有可能导致形成焊锡球飞散或焊锡向外周部飞散，并且还因为即使减压持续超过1分钟，也无法得到进一步的气泡去除效果。
在时刻T3～T4的期间内，也可以不向减压炉11内导入氢分子气体，而单进行减压。或者也可以在时刻T3开始进行减压后，一旦真空度降至例如1～10Pa左右就再次实施一次以上的热线式加工工序直至时刻T4。即，向炉内提供氢分子气体，在炉内压力压力达到1～100Pa、优选为10～50a后，使金属丝12通电，利用原子状氢进行还原处理。此时，在时刻T3～T4的期间内，金属丝12的通电可以仅进行一次，也可以将通电和停止通电作为一组动作，重复进行多组这样的动作。即，可以断续地重复进行一次以上的热线式加热工序，该热线式加热工序中，将减压炉11内变为负压的氢气氛，并对金属丝12进行加热，从而产生原子状氢。在通电和停止通电这一组动作重复进行的情况下，可以控制氢气流量及炉内压力，以使在对金属线12通电的时刻，炉内压力达到1～100Pa，优选为10～50Pa，而在通电停止的时刻，炉内压力接近真空，例如为1～10Pa。通电的时间可以是上述的10秒～5分钟，而停止通电的时间优选为30秒～120秒。在重复进行对金属丝12的通电和停止通电的情况下，重复次数优选为2～5次，并不限定于特定的次数。图1中，时刻T3～T4的“金属丝通电”并不是说在该区间内必须持续地通电，而是指在该区间能够进行通电。
在所述气泡去除工序之后，实施再还原工序(时刻T4～T5)，在该再还原工序中，在保持于接合温度的状态下，并再次使所述减压炉内变为正压的氢气氛。这一工序是在时刻T1～T2中利用原子状氢进行的一次还原工序、及时刻T2～T3中利用氢分子气体进行的二次还原工序之后的还原工序，也称为三次还原工序。在再还原工序中，首先向炉内导入氢分子气体(时刻T4)。在减压炉11内的压力达到正压之后，继续导入氢分子气体并持续30秒～1分钟以上5分钟左右(T4～T5)。但是，该时间会随着加热对象层叠体的尺寸而发生变化，并不限于上述时间。继续导入氢分子气体的理由是当上述那样继续减压1分钟时，因焊接材料3、5中的气泡被去除到焊接材料3、5外部而残留在焊接材料3、5中的沟道状的孔(气泡通过后留下的痕迹)会因氢分子气体的还原作用而发生堵塞。即，由于焊接材料3、5中的气泡内充满了氧化成分的气体，所以该气泡通过时接触到的焊锡部分会被氧化。因此，气泡通过部分的焊锡有可能不会被浸润，而是残留沟道状的开放型气泡。通过在时刻T4～T5中实施再还原工序，使该开放型气泡中充满氢分子气体，从而将氧化的内表面还原，提高焊锡的润湿性，使开放型气泡被焊锡掩埋。
继续导入氢分子气体的另一个理由是氢分子气体进行的还原和热板16进行的继续加热能够减小焊接材料5的表面张力，从而能够使焊锡倒角形状稳定，延长焊锡发生龟裂的寿命。如果不继续导入氢分子气体、炉内减压后立即开始冷却从而使焊接材料凝固，则由于焊接材料的表面张力较大，所以焊锡倒角形状将变得不均匀，因温度周期等而可能导致焊锡发生龟裂的寿命变短。为了减小焊接材料5的表面张力，可以在时刻T4～T5，在接合温度下继续对焊接材料进行加热，或者延长焊接材料5暴露在氢分子气体中的时间，或者将这两者结合起来进行。但是，如果导入氢分子气体持续超过1分钟，则对气泡通过而留下的痕迹的孔进行填埋的效果、焊锡倒角形状的稳定化效果基本没有什么变化，因此导入氢分子气体的持续时间优选为30秒～1分钟。
本发明的一个实施方式中，所述热线式加热工序到加热工序(T1～T3)为止的处理也可以重复进行多次。即，可以将上述时刻T1～T3的操作作为一个周期，T1～T3可以重复进行多个周期，例如2～5个周期。通过重复进行多个周期的T1～T3，能够在焊锡熔融前有效地对金属表面进行改质。
或者，也可以不重复进行上述时刻T1～T3的操作，而重复进行多次T3～T5的气泡去除工序和再还原工序，或者还可以在重复进行T1～T3的操作的同时，重复进行多次T3～T5的气泡去除工序和再还原工序。例如，在要接合大面积基板的情况下，或者难以去除气泡的情况下，将T3～T5的气泡去除工序和再还原工序的操作作为一个周期，T3～T5可以重复进行多个周期，例如2～5个周期。这是因为，通过这样反复地进行减压和加压，熔融状态下的焊锡会发生摆动，使得气泡容易去除，因此能够得到去除气泡的效果。在气泡去除工序的重复次数增加到5次为止，气泡率会随着次数增加而减小，但如果重复6个周期以上，很多情况下将无法得到进一步的效果。
在这些重复操作的基础上，也可以实现T1～T5重复进行多次的结构。
再还原工序之后，实施冷却工序，在该冷却工序中，将减压炉11内的气氛保持于正压的氢气氛的状态下，对层叠体10进行急冷(时刻T5～T6)。在冷却工序中，传送台13从热板16移动到冷却板15上，开始对层叠体10进行冷却(时刻T5)。层叠体10例如以每分钟300℃的速度冷却。此时，炉内维持在正压的氢气氛。
冷却板15的温度和冷却时间通过考虑焊锡的冷却速度(凝固速度)而选定。即，本实施方式中，由于同时对热膨胀系数不同的硅芯片4、绝缘基板2、金属基底1进行焊接，因此，在焊接结束的状态下，热膨胀系数最大的金属基底1有可能向绝缘基板2一侧弯曲而呈凸状。在这一影响下，经由焊锡接合层接合的层叠体10中会产生最大0.3mm左右的弯曲。若弯曲延续到接下来的引线接合工序，则会导致电学特性不佳，因此需要在引线接合工序之前消除弯曲。为此，只要使绝缘基板2与金属基底1之间的焊锡接合层在短时间内蠕变即可。
为了加速蠕变速度，冷却速度优选为每分钟250℃以上，例如每分钟300℃。在本申请人提出的日本专利特开2003-297860号公报中，记载了当冷却速度在每分钟250℃以上时，金属基底1的弯曲会在24小时内收敛至0～-0.1mm的范围内(“-”表示向绝缘基板2一侧突起)，从而能够消除对引线接合造成的不良影响。换言之，若冷却速度小于每分钟250℃，金属基底1的弯曲就无法充分恢复，有可能给引线接合带来不良影响。另外，若加速焊锡的蠕变而尽可能地在前面的工序中去除接合后的层叠体10的残留应力，则能够使金属基底1的变形稳定。因此，冷却板15的温度和冷却时间被选定为使焊锡的冷却速度达到每分钟250℃以上。
在所述冷却工序之后，实施对所述减压炉内进行真空排气的二次减压工序(时刻T6～T7)。在二次减压工序中，当层叠体10的温度达到例如50～60℃时，开始对减压炉11内的氢气进行排气(时刻T6)。
在所述二次减压工序之后，实施将所述减压炉内变为正压的氮气氛，然后将所述减压炉开放的工序(时刻T7～T8)。这一工序中，当通过氢气的排气使减压炉11内的真空度达到例如1～10Pa时，向减压炉11内导入氮气(时刻T7)。然后，减压炉11内被替换成氮气，在炉内的氢浓度达到爆炸极限以下之后，将减压炉11开放(时刻T8)。图1的时刻T0～T8的一系列操作虽然也包括了重复工序的次数，但基本上能够在15分钟内结束。通过这样一系列的操作，能够得到具有无气泡且高质量的焊锡接合层的半导体装置。这里，以氮气氛为例进行了说明，但并不限于氮气，也可以使用任意的惰性气体来作为惰性气体气氛。
此外，例如硅芯片4等元件的尺寸在5mm四边形(角)以下的情况下，硅芯片-绝缘基板接合用焊接材料5的尺寸也在5mm角以下。这样，如果硅芯片和焊接材料的尺寸非常小，有可能导致焊接之前的准备需要花费时间，或者硅芯片4与焊接材料5的对位不够好，发生接合不良。因此，在要焊接上述尺寸的硅芯片4的情况下，优选实施与上述相同的方法来进行预焊接，在硅芯片4的背面、例如集电极面上预先设置硅芯片-绝缘基板用焊锡5。尤其是焊接材料使用的是以容易氧化的Sn为主要成分且不含Pb的焊锡时，由于减压炉11内的氧浓度为数十ppm以下的极低氧气氛，因此能够尽可能地减少预焊接之后的焊锡表面氧化膜。同样，利用本发明所涉及的半导体装置的制造方法，利用通过预焊接在硅芯片4的背面设置的焊锡，能够将硅芯片4焊接到绝缘基板2上。预焊接并不仅仅是能够对上述小尺寸的硅芯片4等元件进行的处理，也可以对更大尺寸的硅芯片4等元件等任意元件进行，在这种情况下，也能够有效地应用本发明的半导体装置的制造方法。
接着，说明可以使用本发明所涉及的半导体装置的制造方法的接合组装装置。图4中示出接合组装装置的一个示例的概要图。图4所示的接合组装装置在减压炉11内主要包括金属丝12、传送台13、冷却板15和热板16。
减压炉11主要由炉本体110和盖体111构成，盖体111隔着密封垫112覆盖炉本体，保持炉内部的气密状态。减压炉11中设有用于向炉内提供氢分子气体a的氢分子气体导入管17、用于向炉内提供氮气b等惰性气体的惰性气体导入管18、以及排气口113。在炉本体110的底部，分开地设有热板16和冷却板15。传送台13通过传送轨道14能够在热板16和冷却板15之间来回移动。传送台13还能通过未图示的其它机构沿竖直方向上下移动。
减压炉11内的上部、优选为构成盖体111的减压炉11的顶部在热板16的上方安装金属丝12。金属丝12与通过对金属丝12通电来进行加热的加热单元、即炉外未图示的交流或直流供电源相连接。该交流或直流供电源优选将具有调节提供给金属丝12的供电的功能的电源装置设置在减压炉11的外部。此时，金属丝12的周围由耐热性的构件构成，且确保其绝缘性。这是因为金属丝12的周围将达到非常高的温度，且还要向其施加电流和电压。金属丝12的安装位置只要将金属丝安装在后文所述的规定部位即可，并不一定要安装在减压炉11的顶部，也可以安装在减压炉11的侧壁部，还可以从减压炉11的底部用恰当的装置进行支承。此外，由于金属丝12会因受热或氧化而劣化，所以优选将金属丝12以可更换的方式安装在减压炉11中。
金属丝12是能够加热到1000℃以上、优选为1500℃以上、更优选为1600℃以上且2000℃以下的线状金属构件，通过与氢分分子气的接触分解反应，能够生成还原性的原子状氢。金属丝12可以反复使用多次，例如可以反复使用约1000次左右，但反复使用的次数并不限定于特定的次数。构成金属丝的材料例如可以是钨、钽、钼、钒、铂、钍、锆、钇、铪、钯、镍、铼或以这些元素的其中一个元素为主要成分的合金，优选使用钨，但只要具有上述功能即可，并不限定于特定的金属。
金属丝12可以使用直径为例如0.1～1mm、优选为0.3～0.8mm的金属丝，但并不限于上述直径。金属丝12可以是单线，但也可以是2根以上的金属丝组合而成的复线，还可以是单线或复线的金属丝12分别设置多根。另外，上述单线或复线的金属丝12可以是锯齿形(Z字形、U字形)、螺旋状(漩涡状)、网格状、栅格状、或这些形状适当组合后得到的形状。虽然并不限定于特定的形状，但优选为使金属丝的表面积增大的形状。这是为了增大氢分子气体与金属丝12的接触面积，从而能够生成更多的还原性原子状氢。
另外，关于金属丝12的安装位置，当传送台13位于位置B时，载放在传送台13上的层叠体10与金属丝12在竖直方向上的距离优选为150mm以内且30mm以上，更优选的是50～100mm。层叠体10与金属丝12在竖直方向上的距离是指在后述那样层叠体10和金属丝12均匀设置的位置关系下，金属丝12的直径中心与进行加热接合的层叠体10的上表面之间的距离。另外，层叠体10与金属丝12在竖直方向上的距离可以由传送台13的竖直方向上下的调节机构来进行调节。尤其是因金属丝12产生的氢分子气体的分解活性、构成层叠体10的焊锡的温度可以由本领域技术人员来适当地调节，以确保后文所述的恰当条件。
减压炉11内，当传送台13位于位置B或位置C时，金属丝12与接合对象层叠体10之间的距离优选为均匀的位置关系。这是因为，如果金属丝12与层叠体10之间的距离不均匀，则由于金属丝12会被加热至高温，对层叠体10所辐射的热量会影响层叠体10，从而有可能伴随层叠体10的温度上升。另外，减压炉11内金属丝12与热板16在水平方向上的位置关系优选为在覆盖了接合对象层叠体10的整个形状的范围内无偏倚地设置金属丝，更优选为设置在覆盖热板16的整个表面的范围内。这是因为，与金属丝接触而分解的氢分子气体会在金属丝的所有方位呈放射状的产生，但会随着距离而发生衰减。图5(a)是表示减压炉11内从金属丝12上方看炉底方向时金属丝12与热板16的优选位置关系的图，图5(b)是从减压炉的正面看时金属丝12与热板16的优选位置关系的图。为了避免图面过于复杂，省略了传送台13的记载。另外，金属丝12与热板16的关系未必限定于这一方式，例如只要设置在至少覆盖接合对象层叠体10的整个表面的范围内即可。
图示的实施方式中，金属丝12仅仅安装在热板16的上方，但也可以在此基础上包围热板16的四周，优选的是将金属丝12安装成垂直于热板16的加热面且平行于减压炉11的侧壁。在这种情况下，通过确保金属丝12与层叠体10的距离在上述恰当的距离范围内，也能够获得原子状氢的还原效果。
冷却板15只要至少具有冷却面，且具有能够调节冷却温度和速度的任意冷却机构即可，可以使用在典型的焊接装置中常用的冷却板。冷却板15例如可以与炉外用于使冷却板15的冷却水d循环的制冷机20相连接。这种情况下，优选在炉本体110的底部在冷却板15的下方设置用于冷却水循环的未图示的出入口。冷却板15也可以用其他机构来冷却层叠体。另外，热板16只要至少具有加热面，且具有能够调节加热温度和速度的任意加热机构即可，可以使用在典型的焊接装置中常用的热板。例如，热板16可以是隔着传送台13能够将层叠体10加热到常温～400℃范围的加热器等。
冷却板15与热板16在减压炉11的底部分开设置。冷却板15与热板16优选为隔开例如10mm～50mm左右的距离设置。冷却板15的冷却面与热板16的加热面优选为设置在距离减压炉11内的底部大致同一高度的位置。另外，冷却面15的冷却面与热板16的加热面优选为具有大致相同的面积。在图示的实施方式中，冷却板15和热板16分别从减压炉11内的底部间隔开来设置。这是为了避免热量从冷却板15、热板16向炉本体移动，从而进行高效的冷却或加热。但也可以设置合适的隔热构件，使冷却部15、热板16与减压炉11内的底部接触设置，从而替代上述结构。
作为未图示的任意选择性结构，也可以在冷却板15与热板16之间设置起到隔热壁功能的隔板。另外，也可以在热板16的外周设置隔热壁。通过采用这样的结构，能够消除热板16与冷却板15相接近的区域中温度不均匀的部分。这样的结构能够起到保温效果。
传送台13在本发明方法的各工序之间保持层叠体10，起到层叠体10的移动单元的功能。传送台13及其驱动机构可以是典型的焊接装置中常用的传送台。传送台13通过传送轨道14可以在热板16与冷却板15之间沿水平方向移动。即，能够在图4中的左右方向上移动，能够在位置A、B之间、位置C、D之间移动。另外，也可以通过未图示的机构在竖直方向上移动，从而能够在位置A、B、C、D之间移动。即，也可以在图4中的上下方向移动。传送台13在竖直方向上的可动范围优选为0～50mm。另外，该可动范围优选为能够使金属丝12与传送台13在竖直方向上的距离在30mm～150mm、优选为50～100mm的范围内调节。传送台13优选在其上安装能够装卸的均热板(未图示)。均热板只要能够保持接合对象层叠体10来实现均热化即可，例如可以使用由2～3mm的碳板构成的均热板。
氢分子气体导入管17和惰性气体导入管18安装在减压炉本体111上。氢分子气体导入管17和惰性气体导入管18分别与炉外未图示的氢分子气体供给源和惰性气体供给源相连接，向减压炉11内供给氢分子气体导入管17和惰性气体导入管18。氢分子气体导入管17不仅能够导入氢分子气体，有时还可以实现将其他可生成活性种的气体单独地或者与氢分子气体一起导入的功能。这里，可生成活性种的气体是指能够与金属丝12接触分解，从而生成具有高还原性且具有不成对电子的元素的气体，例如可以列举氨气、四氟化碳、六氟化硫等含有卤素的气体等，但并不限于这些气体。或者，也可以另外设置将其他可生成活性种的气体导入到减压炉11内的未图示的其它管道。另外，惰性气体导入管18以氮气导入管为代表，但也可以导入其它惰性气体。
氢分子气体导入管17设置成喷射部位于金属丝12的上方、即盖体111与金属丝12之间。为了避免图示过于复杂，虽然省略了图示，但氢分子气体导入管的喷射部将配管设置在能够无死角地向整根金属丝喷射氢分子气体的范围内，并将喷射孔设置在朝向金属丝的方向上。在图4所示的方式中，具体而言，将喷射孔设置在朝向正下方的方向上。喷射出的氢分子气体能够穿过金属丝12，在这一过程中分解成原子状氢，然后到达层叠体10。另一方面，惰性气体导入管18只要向炉11内大致均匀地导入氮气等惰性气体，能够替换炉内气氛即可，并不限定于特定的方式。
减压炉11只要是内部能够承受真空，且能够保持气密性的炉体即可，其容量等没有限定。其内部优选为由不易被原子状氢或其他活性种劣化的材料，例如可以由SUS304或SUS316等不锈钢、或者实施了表面处理的不锈钢及铝合金构成。减压炉11的排气口113除了用于对炉内抽真空以外，还成为炉内由层叠体10的构成构件因还原而生成的含氧化合物、含有硫化物、氯化物等的含氢化合物等的排出口。排气口113与真空泵等减压装置30相连接。
减压炉11内也可以进一步设置未图示的压力测定装置及/或温度测定装置。通过使用压力测定装置来监测炉内全压及任意选择的氢分压，并且/或者用温度测定装置来监测构成层叠体10的构件或金属丝12的温度，从而能够调节减压炉11内部的反应。
本发明所涉及的半导体装置的制造方法在由图4所示的接合组装装置实施的情况下，图1的时刻T0～T1中传送台13位于位置A，在时刻T1，传送台13从位置A传送到位置B。然后，在时刻T2从位置B传送到位置C。之后，在时刻T5之前，传送台13都位于位置C。在时刻T5再次开始传送，到时刻T8，传送台13位于位置D。在不同的实施方式中，传送台13也可以在时刻T1从位置A传送到位置C。
本发明所涉及的半导体装置的制造方法不一定要使用上述接合组装装置，只要是本领域技术人员，就可以按照本说明书的记载，构建不同方式的装置来实施上述方法。例如，也可以采用图4的减压炉的盖体部与底部位置颠倒的接合组装装置，在此情况下，也可以是如下方式：氢分子气体从底部流入，安装在炉底部的金属丝产生原子状氢，从而对位于其上方的层叠体进行还原。此时，传送台可以从上方支承层叠体，冷却板和热板从上方对层叠体进行加热。
【实施例】
下面，用实施例对本发明详细说明。下面的实施例的目的在于例示本发明，并不是限定本发明。
【参考例】
本发明所涉及的半导体装置的制造方法中，对Cu陶瓷基板实施热线加工工序，即实施图1的时间表所示的时刻T0～T2。这里，Cu陶瓷基板是指在陶瓷基板的表面形成有Cu层作为电极层(被接合构件的层)的绝缘基板。T1～T2之间的减压条件为10～3Pa，气体种类为氢分子气体(H2气体)100％，氢分子气体流量为50sccm(8.335×10-2Pa·m3/sec)。金属丝使用直径0.5mm、长90cm的锯齿状钨丝。施加在金属丝上的电流为12.4A，金属丝加热温度为1600℃，金属丝与Cu陶瓷基板之间的距离为50mm。热线式加热工序的结果是去除了厚度10nm的Cu氧化物，并且确认了未被直接照射的背面的氧化物也同样被还原。
对Ag基板也进行同样的实验。本说明书中，Ag基板是指以硅为基底材料，以Ag为表面电极的元件。金属丝加热时间在2分钟和10分钟之间变化来实施热线式加热工序。图6是用电场辐射型扫描电子显微镜观察Ag基板表面后得到的结果。图6(a)是未经处理(金属丝加热时间为0)的情况，图6(b)是加热2分钟的情况下表面形态并未发生变化，图6(c)是加热10分钟的情况下表面的颗粒形状消失而产生多个空洞。空洞的产生表示因表面改质而成膜的颗粒状堆积物即Ag的膜再次结晶。在热线式加热工序中，Ag基板的温度为100℃左右，与一般被称为Ag的再结晶温度的约是熔点的1/2的480℃相差很远。因此，这一结果表示热线式加热工序中产生的原子状氢对Ag颗粒进行了表面改质。
图7、8表示用ESCA(X射线光电子分光法)对同样实施了热线式加热工序的样品进行表面分析来确认最表面有无还原等的调查结果。ESCA具有0.5nm左右的分辨率。置于大气气氛下的Ag的最表面具有硫化银(Ag2S)、氯化银(AgCl)为主要构成元素，通过对其进行热线式加热，在2分钟后确认没有发现S、Cl的光谱，因此确认没有来自于硫化银或氯化银的S或Cl，加热10分钟后也得到同样的效果。通过所述实验确认了加热2分钟以上就能够发挥表面改质的效果，但认为1分钟以上就能发挥该效果。
【实施例】
按照本发明所涉及的半导体装置的制造方法，制造具有芯片键合接合部的层叠体，并评价其接合特性。金属丝的规格、施加电流、加热温度、以及金属丝与接合体之间的距离与参考例的相同。另外，T1～T2间的减压条件、气体种类、氢分子气体流量也与参考例的相同。在25mm×35mm的Cu陶瓷基板上层叠Φ9.5×0.15mm的Sn-Ag3.5wt％焊锡、和9.5mm×150μm的具有Ag电极的Si芯片，并投入到减压炉中。在加热前，减压2分钟至10Pa。接着，在减压炉内流过氢分子气体，将炉内气氛替换成101.3kPa(大气压)的氢气氛的状态下，保持在300～310℃达6分钟。在保持300～310℃的期间，减压至50Pa，与氢发生置换，从而按照再还原的温度曲线进行接合。
【比较例】
比较例中，除了不实施热线式加热工序，其他与上述实施例相同地制造具有芯片键合接合部的层叠体。
键合接合部的空隙率由超声波探伤装置来测定空隙率，将空隙的总占有面积与芯片面积之比作为空隙率，并对其进行计数。图9中示出将比较例的平均值设为1的归一值。提供测试的样品数为20个，曲线图中示出了20个的平均值和最大、最小值。曲线中使用的是处理前在大气中存放了6个月的硫化物、氯化物经ESCA分析后确认污染了约2.0at.％左右的样品。经处理后，ESCA分析发现它们在检测极限以下，确认表面得到了改质。
工业上的实用性
本发明所涉及的半导体装置的制造方法能够适用于IGBT模块、IPM等功率模块的制造。
标号说明
1 金属基底
2 绝缘基板
3 绝缘基板-金属基底接合用焊接材料
4 硅芯片
5 硅芯片-绝缘基板接合用焊接材料
10 层叠体
10a、10b 层叠体的表面氧化物
11 减压炉
110 炉本体
111 盖体
112 密封垫
113 排气口
12 金属丝
13 传送台
14 传送轨道
15 冷却板
16 热板
17 氢分子气体导入管
18 惰性气体导入管
20 制冷机
30 减压装置
a 氢分子气体
b 惰性气体
c 废气
d 冷却水
Claims (16)
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：
将包含至少一个被接合构件和至少一个焊接材料的层叠体投入到具备金属丝的减压炉内的准备工序；
在所述准备工序之后对所述减压炉内进行真空排气的一次减压工序；
在所述一次减压工序之后将所述减压炉内设定为负压的氢气氛，并对所述金属丝进行加热从而产生原子状氢的热线式加热工序；
在所述热线式加热工序之后将所述减压炉内设定为正压的氢气氛，并加热至接合温度以使所述焊接材料熔融的加热工序；以及
在所述加热工序之后，在保持于接合温度的状态下，将所述减压炉内的气氛再次设定为真空气氛来去除焊锡熔融液中的气泡的气泡去除工序。
2.如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在所述气泡去除工序中，将所述减压炉内的气氛设定为负压的氢气氛并对所述金属丝进行加热从而产生原子状氢的热线式加热工序断续地重复进行一次以上。
3.如权利要求1或2所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在所述热线式加热工序中，将金属丝加热到1500℃以上且2000℃以下。
4.如权利要求1至3的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述热线式加热工序实施10秒～5分钟。
5.如权利要求1至4的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在所述热线式加热工序中，所述负压的氢气氛为1～100Pa的氢气氛。
6.如权利要求1至5的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在所述热线式加热工序中，所述金属丝与所述层叠体之间的距离为30～150mm。
7.如权利要求1至6的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在所述热线式加热工序中，将所述氢分子气体提供至减压炉内，使得氢分子气体在与所述金属丝接触后，被提供至所述层叠体。
8.如权利要求1至7的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在所述气泡去除工序之后还包括再还原工序，在该再还原工序中，在保持于接合温度的状态下，并再次将所述减压炉内的气氛设定为正压的氢气氛。
9.如权利要求8所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在所述再还原工序之后还包括冷却工序，在该冷却工序中，在将所述减压炉内的气氛保持于正压的氢气氛的状态下，对所述层叠体进行急冷。
10.如权利要求9所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，还包括：
在所述冷却工序后对所述减压炉内进行真空排气的二次减压工序；以及
在所述二次减压工序之后将所述减压炉内的气氛设定为正压的惰性气体气氛，然后将所述减压炉开放的工序。
11.如权利要求1至10的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述热线式加热工序到所述加热工序为止的处理重复进行多次。
12.如权利要求1至11的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述气泡去除工序到再还原工序为止的处理重复进行多次。
13.如权利要求1至12的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述层叠体是在至少两个被接合构件之间夹设有焊接材料的层叠体。
14.如权利要求1至13的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述焊接材料为Sn-Ag类焊锡或Sn-Sb-Ag类焊锡，所述被接合构件的被接合表面为Ag。
15.如权利要求1至14的任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述半导体装置为绝缘栅双极型晶体管半导体模块。
16.一种半导体装置的制造方法，去特征在于，包括：
将包含有接合面为Ag的至少一个被接合构件、以及Sn-Ag类焊锡和Sn-Sb-Ag类焊锡中的至少一个焊接材料的层叠体投入到具备金属丝的减压炉内的工序；以及
将所述减压炉内的气氛设定为负压的氢气氛，并对所述金属丝进行加热，从而产生原子状氢，来使所述被接合构件和所述焊接材料还原的工序。
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