CN114981937A - 半导体装置的制造方法 - Google Patents

半导体装置的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114981937A
CN114981937A CN202080093359.1A CN202080093359A CN114981937A CN 114981937 A CN114981937 A CN 114981937A CN 202080093359 A CN202080093359 A CN 202080093359A CN 114981937 A CN114981937 A CN 114981937A
Authority
CN
China
Prior art keywords
squeegee
opening
substrate
bonding material
metal mask
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080093359.1A
Other languages
English (en)
Inventor
薮田康平
山田隆行
春名裕明
三井贵夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN114981937A publication Critical patent/CN114981937A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H01L21/52—Mounting semiconductor bodies in containers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

提供一种半导体装置的制造方法，能够抑制在对接合材料接合半导体元件时该半导体元件破损。半导体装置的制造方法具备准备基板(1)的工序、供给的工序以及接合的工序。在供给的工序中，向基板(1)的表面(1a)上供给烧结性金属接合材料(22)。在接合的工序中，经由烧结性金属接合材料(22)将半导体元件接合到基板(1)。在供给的工序中，在基板(1)的表面(1a)上配置具有开口部(7)的金属掩模(6)，使用涂刷器(9)对在开口部(7)的内部露出的基板(1)的表面部分(1aa)供给烧结性金属接合材料(22)。在供给的工序中，在俯视时，被供给烧结性金属接合材料(22)的基板(1)的表面部分(1aa)和在金属掩模(6)中涂刷器(9)接触的接触区域(6aa)是隔开间隔地配置的。

Description

半导体装置的制造方法
技术领域
本公开涉及半导体装置的制造方法。
背景技术
以往，在作为半导体装置的一个例子的功率模块中，研究将包含金属微粒子的烧结性金属接合材料用作接合材料，并对基板接合半导体元件。作为将这样的接合材料供给到基板上的方法之一，已知一种使用具有开口部的金属掩模(metal mask)和涂刷器(squeegee)的丝网印刷法(例如参考日本特开2016-190182号公报)。在日本特开2016-190182号公报中，公开了在所涂敷的接合剂中形成有突起部的情况下发生由接合材料接合的半导体元件破损这样的问题。在日本特开2016-190182号公报中，为了防止这个问题，在金属掩模的开口部中的涂刷器的移动方向上的末端侧，在开口部的上部设置有阶梯部。在日本特开2016-190182号公报中，在涂敷接合材料时能够使多余的接合材料跑到阶梯部，所以抑制在涂敷的接合材料中形成突起部。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2016-190182号公报
发明内容
然而，即便利用上述以往的方法，在对接合材料接合半导体元件时该半导体元件有时也会破损。
因此，本公开的目的在于提供一种半导体装置的制造方法，在对接合材料接合半导体元件时能够抑制发生该半导体元件破损这样的不良状况。
本公开所涉及的半导体装置的制造方法具备准备基板的工序、供给的工序以及接合的工序。在供给的工序中，向基板的表面上供给烧结性金属接合材料。在接合的工序中，经由烧结性金属接合材料将半导体元件接合到基板。在供给的工序中，在基板的表面上配置具有开口部的金属掩模，使用涂刷器对在开口部的内部露出的基板的表面部分供给烧结性金属接合材料。在供给的工序中，在俯视时，被供给烧结性金属接合材料的基板的表面部分和在金属掩模中涂刷器接触的接触区域是隔开间隔地配置的。
根据上述，在对接合材料接合半导体元件时能够抑制发生该半导体元件破损这样的不良状况。
附图说明
图1是用于说明实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的流程图。
图2是通过图1所示的半导体装置的制造方法而得到的半导体装置的剖面示意图。
图3是用于说明图1所示的半导体装置的制造方法的平面示意图。
图4是图3的线段IV-IV处的剖面示意图。
图5是用于说明图1所示的半导体装置的制造方法的剖面示意图。
图6是用于说明图1所示的半导体装置的制造方法的剖面示意图。
图7是用于说明图1所示的半导体装置的制造方法的剖面示意图。
图8是用于说明图1所示的半导体装置的制造方法的剖面示意图。
图9是用于说明图1所示的半导体装置的制造方法的剖面示意图。
图10是用于说明图1所示的半导体装置的制造方法的效果的示意图。
图11是用于说明图1所示的半导体装置的制造方法的效果的示意图。
图12是示出在实施方式2所涉及的半导体装置的制造方法中使用的涂刷器的示意图。
图13是用于说明实施方式2所涉及的半导体装置的制造方法的示意图。
图14是用于说明实施方式2所涉及的半导体装置的制造方法的示意图。
图15是实施方式3所涉及的半导体装置的平面示意图。
图16是图15的线段XVI-XVI处的剖面示意图。
图17是用于说明实施方式3所涉及的半导体装置的基板的平面示意图。
图18是示出在实施方式3所涉及的半导体装置的制造方法中使用的金属掩模的平面示意图。
图19是图18的线段XIX-XIX处的剖面示意图。
图20是图18的线段XX-XX处的剖面示意图。
图21是用于说明实施方式3所涉及的半导体装置的制造方法的示意图。
图22是用于说明实施方式3所涉及的半导体装置的制造方法的示意图。
图23是用于说明实施方式3所涉及的半导体装置的制造方法的示意图。
图24是关于实施例和比较例的试样而示出凝集物的个数和尺寸的关系的图形。
(符号说明)
1：基板；1a：表面；1aa：表面部分；2：接合层；3：半导体元件；4、41：半导体装置；5：保护膜；6、61：金属掩模；6a：第1面；6aa：接触区域；6b：第2面；7：开口部；7a：缘部；8：凹部；9：涂刷器；9a：端部；10：槽部；11：凝集体；12：裂纹；14：涂刷器凹部；22、22a：烧结性金属接合材料；22b：一部分；31、32、33、34：箭头；71：动作起点；72：动作终点。
具体实施方式
以下，说明本公开的实施方式。此外，对同一结构附加同一参考编号，不重复其说明。
实施方式1.
<半导体装置的制造方法>
图1是用于说明实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法的流程图。图2是通过图1所示的半导体装置的制造方法而得到的半导体装置的剖面示意图。图3是用于说明图1所示的半导体装置的制造方法的平面示意图。图4是图3的线段IV-IV处的剖面示意图。图5是用于说明图1所示的半导体装置的制造方法的剖面示意图。图6～图9是用于说明图1所示的半导体装置的制造方法的剖面示意图。参考图1～图9，说明本实施方式所涉及的半导体装置的制造方法。
通过图1所示的半导体装置的制造方法，可得到如图2所示的半导体装置4。图2所示的半导体装置4具备基板1以及在基板1上经由接合层2连接的半导体元件3。接合层2是通过如后所述在将烧结性金属接合材料22(参考图6)进行干燥之后一边加压一边加热而形成的部件。接合层2将半导体元件3固定到基板1。
另外，在图1所示的半导体装置的制造方法中，将烧结性金属接合材料22供给到基板1的表面上，所以使用如图3以及图4所示的金属掩模6以及涂刷器9。如图3以及图4所示，金属掩模6包括涂刷器9接触的第1面6a、以及第2面6b。第2面6b位于与第1面6a相反的一侧。第2面6b与基板1的表面1a相向。在金属掩模6中形成有开口部7。开口部7形成为从第1面6a到达至第2面6b。在金属掩模6的第1面6a，形成有包围开口部7的周围并且与开口部7相连的凹部8。
在将金属掩模6配置于基板1的表面1a上的情况下，在开口部7的内部，基板1的表面部分1aa露出。如后所述，对该表面部分1aa供给烧结性金属接合材料22。如图3所示，凹部8和开口部7的合计宽度W2小于涂刷器9的长度W3。在金属掩模6的第2面6b，如图4所示在开口部7的周围形成有槽部10。
使用这样的金属掩模6以及涂刷器9，实施图1所示的半导体装置的制造方法。以下具体地进行说明。此外，在后述的图6中，为了简化说明，图示出作为金属掩模6而使用仅形成有1个开口部7的结构的情况。
如图1所示，在本实施方式所涉及的半导体装置的制造方法中，首先实施准备工序(S1)。在该工序(S1)中，如图5所示准备构成半导体装置的基板1。作为基板1，例如能够使用向含有铜(Cu)、铝(Al)等的金属基板或者由氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)等构成的绝缘性的陶瓷基板层叠固定由铜或者铝等金属等构成的导电体层而成的陶瓷绝缘基板等。此外，构成上述陶瓷绝缘基板的导电体层既可以是由单一的层构成的金属层，也可以是在成为基体的导体层的表面形成导电性的包覆层而成的复合层。作为成为基体的导体层的材料，能够使用例如铜或者铝等。另外，作为包覆层的材料，能够使用例如银(Ag)、金(Au)等贵金属。
在此，例如作为基板1，也可以使用在由氮化硅构成的陶瓷基板的两面连接作为导体层的铜板而成的基板。铜板也可以通过作为接合材料的钎料而被固定到陶瓷基板。作为钎料，也可以使用以银和铜为主成分并添加钛(Ti)作为活性剂而成的Ag-Cu-Ti系钎料。上述陶瓷基板的厚度也可以设为例如0.3mm。铜板的厚度也可以设为例如0.4mm。
接下来，实施接合材料供给工序(S2)。在该工序(S2)中，如图6所示在基板1的表面1a上，使用丝网印刷法来供给烧结性金属接合材料22。具体而言，在工序(S2)中，在基板1的表面1a上，配置具有开口部7的金属掩模6。金属掩模6具有厚度T1。在开口部7的内部配置烧结性金属接合材料22。
此外，在使用上述烧结性金属接合材料22的接合(烧结性金属接合)中，利用烧结性金属接合材料22所含有的金属微粒子在比构成该金属微粒子的金属的熔点低的温度下烧结的现象，实现作为被接合部件的半导体元件3和基板1的金属结合。特别是，微细化至纳米等级的尺寸的金属微粒子呈现在常温下也发生烧结反应的特征。但是，在呈现过一次烧结反应的烧结性金属接合材料22中，金属微粒子的尺寸变大而产生反应性降低等问题。因此，烧结性金属接合材料22包含金属微粒子和使该金属微粒子分散的有机溶剂成分，而且，将抑制金属微粒子中的低温下的烧结反应作为目的，以覆盖金属微粒子的方式形成有保护膜。
之后，使涂刷器9在与金属掩模6的第1面6a接触的状态下以经过开口部7上方的方式移动。此时，如图3所示那样箭头31所示的涂刷器9的移动方向上的凹部8和开口部7的合计长度L3比涂刷器9在与金属掩模6的第1面6a的接触区域6aa接触的状态下移动的距离L2长。另外，该距离L2比上述涂刷器9的移动方向上的开口部7的合计长度L1长。
其结果，对在开口部7的内部露出的基板1的表面部分1aa供给烧结性金属接合材料22。在工序(S2)中，在金属掩模6中形成有凹部8，所以如从图3以及图6可知，在俯视时，被供给烧结性金属接合材料22的基板1的表面部分1aa和在金属掩模6中涂刷器9接触的接触区域6aa是隔开间隔而配置的。
之后，从基板1的表面1a上去除金属掩模6。这样，如图7所示能够向基板1的表面1a上供给厚度T1的烧结性金属接合材料22。烧结性金属接合材料22的厚度T1能够设为例如30μm以上且200μm以下。另外，通过使用如上所述的金属掩模6，金属掩模6的开口部7的开口端部和涂刷器9不会接触，所以能够防止发生烧结性金属接合材料22在接触部处被涂刷器9和金属掩模6夹住而被施加剪切应力这样的现象。
接下来，实施干燥工序(S3)。在该工序(S3)中，通过加热对基板1的表面部分1aa供给的烧结性金属接合材料22而进行干燥。其结果，如图8所示成为在基板1的表面1a上配置有有机成分挥发某种程度得到的干燥后的烧结性金属接合材料22a的状态。作为工序(S3)的工艺条件的一个例子，例如能够将干燥温度设为80℃以上且200℃以下，并将干燥时间设为1分钟以上且60分钟以下。
接下来，实施临时固定工序(S4)。在该工序(S4)中，如图9所示在干燥后的烧结性金属接合材料22a上搭载半导体元件3。作为半导体元件3，能够使用例如使用硅(Si)的半导体元件3。在半导体元件3中，在与干燥后的烧结性金属接合材料22a接触的背面形成有金属化的背面电极。
然后，将半导体元件3按压到基板1侧的同时进行加热。此时的加热时间比后述的接合工序(S5)中的加热时间短。另外，此时的按压半导体元件3的压力也小于后述的接合工序(S5)中的该压力。作为工序(S4)的工艺条件，例如能够将加热温度设为25℃以上且200℃以下，将按压压力设为0.01MPa以上且5MPa以下，将加压时间设为0分钟以上且1分钟以下。
作为构成半导体元件3的材料，可以使用硅(Si)，但也可以应用碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)或者金刚石这样的带隙比硅宽的所谓的宽带隙半导体材料。半导体元件3的器件种类无需特别限定，能够将IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)或者MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)等开关元件、二极管那样的整流元件用作半导体元件3。半导体元件3的平面形状能够设为例如一边为5mm以上且20mm以下程度的长方形。例如，在将硅(Si)用作作为开关元件或者整流元件发挥功能的半导体元件3的材料的情况下，成本比烧结性金属接合的应用得到发展的使用碳化硅(SiC)的半导体元件低，所以能够实现应用本实施方式所涉及的半导体装置的功率模块的低价格化。另外，相比于以往的焊接，使用烧结性金属接合材料22的接合(烧结性金属接合)的散热性更高，所以能够实现半导体装置4的高温动作。但是，硅(Si)相比于碳化硅(SiC)而弯曲强度、硬度低。因此，相比于碳化硅(SiC)，在烧结性金属接合时，需要降低施加到半导体元件3的压力并防止半导体元件3的破损的同时实现接合。在上述实施方式中，例如也可以在半导体元件3的材料中使用硅(Si)。在该情况下，能够将半导体元件3的大小设为纵15mm×横15mm，将厚度设为0.15mm。
接下来，实施接合工序(S5)。在该工序(S5)中，通过以比上述工序(S4)中的按压压力高的压力将半导体元件3向基板1侧按压的同时进行加热，从而使干燥后的烧结性金属接合材料22a变化为接合层2(参考图2)。即，在工序(S5)中，经由干燥后的烧结性金属接合材料22a将半导体元件3接合到基板1。此外，工序(S5)中的加热温度也可以高于工序(S4)中的加热温度。另外，工序(S5)中的加热温度低于构成包含于烧结性金属接合材料22的金属微粒子的金属的熔点。作为工序(S5)的工艺条件，例如能够将加热温度设为250℃以上且350℃以下，将按压压力设为0.1MPa以上且50MPa以下，将加压时间设为1分钟以上且60分钟以下。
通过这样的加压/加热处理，在对烧结性金属接合材料22a进行加热而得到的接合层2(参考图2)中，金属微粒子之间被扩散接合。另外，半导体元件3的背面电极与接合层2之间被扩散接合。而且，基板1的表面1a与接合层2之间也被扩散接合。其结果，接合层2的熔点成为构成该接合层2的金属的熔点。其结果，在得到的半导体装置4中，能够使耐热温度高于工序(S5)中的加热温度。由此能够得到图2所示的半导体装置4。
之后，实施后处理工序(S6)。在该工序(S6)中，对半导体元件3连接引线电极，针对该半导体装置4使用例如粘接剂来连接框体(未图示)，并且在该框体的内部配置填埋半导体元件3的密封树脂等，实施必要的工序。由此能够得到半导体模块。
此外，在将引线电极(未图示)通过焊接而连接到半导体元件3上时，利用烧结性金属接合材料22实施的半导体元件3的接合已经完成。因此，不会发生由于焊接时的300℃程度的温度上升而使烧结性金属接合材料22再次熔融等的恶劣影响。
另外，作为上述密封树脂，也可以使用在利用凝胶树脂来填埋半导体元件3等之后使该凝胶树脂硬化而成的树脂。或者，也可以通过利用硅胶灌封或者模具成型等实施的密封等其它方法，对半导体元件3的周围进行树脂密封。或者，也可以不进行树脂密封。
在此，更详细地说明在上述半导体装置的制造方法中使用的、使用了烧结性金属接合材料22的接合(烧结性金属接合)。烧结性金属接合被大致分为：不对烧结性金属接合材料22进行加压而仅通过加热进行接合的无加压烧结接合、以及对烧结性金属接合材料进行加压的同时进行加热并接合的加压烧结接合。在本实施方式中，使用加压烧结接合进行说明。
烧结性金属接合材料22具有纳米等级的尺寸的金属微粒子作为骨材。纳米等级的尺寸的金属微粒子相对于其体积而具有非常大的表面面积，具备许多表面能量。因此，上述金属微粒子的反应性变高。因此，使用烧结性金属接合材料22的接合利用了如下现象：在比在如上所述构成金属微粒子的金属为衬底材料的状态下呈现的熔点低的温度下，金属微粒子之间的金属接合由于扩散而发展。
构成成为骨材的金属微粒子的材料也可以是例如分类为金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、钯(Pd)、铂(Pt)等贵金属的单体的金属。或者，作为该材料，也可以使用Ag-Pd合金、Au-Si合金、Au-Ge合金、Au-Cu合金等。作为构成金属微粒子的材料而例示的金、银、铜等与焊料相比热传导率大。因此，能够使由烧结性金属接合材料22构成的接合层2的厚度相比于使用焊料的情况而变薄，并且能够实现高的散热性能。
关于金属微粒子，根据其反应性的高低，即便在常温下只是通过相互接触也会推动烧结即扩散接合。因此，在烧结性金属接合材料22中，为了抑制金属微粒子凝集而推动烧结反应的情形，用有机保护膜来覆盖金属微粒子。而且，为了使多个金属微粒子之间成为独立的状态，利用有机分散材料来分散保持多个金属微粒子。即，烧结性金属接合材料22是使作为骨材的金属微粒子在有机成分中分散并成为膏状而得到的接合材料。在接合时有机保护膜以及有机分散材料等有机成分会挥发，从而仅金属材料残留。此外，在上述实施方式中，也可以将例如纳米等级的尺寸的银(Ag)粒子用作金属微粒子。
作为将膏状的烧结性金属接合材料22供给到基板1上的方法，可以列举如上所述使用金属掩模6和涂刷器9来供给烧结性金属接合材料22的丝网印刷法、以及利用空气来供给烧结性金属接合材料22的分配供给法。一般而言，在接合半导体元件3和基板1时，优选为接合层2的厚度均等并且在半导体元件3的整个面实现与烧结性金属接合材料22的接合。因此，需要将烧结性金属接合材料22平坦地供给到基板1的表面1a上。
在上述实施方式中，使用丝网印刷法将烧结性金属接合材料22供给到基板1上。在丝网印刷法中，能够以使得与最终的接合时的形状相同的方式将烧结性金属接合材料22平坦地供给到基板1上。因此，无需用半导体元件3挤压供给到基板1上的烧结性金属接合材料22。因此，在烧结性金属接合材料22上搭载半导体元件3之前，能够预先实施通过加热使溶剂挥发的工序(S3)。其结果，不会发生孔隙、接合不良这样的问题而能够将例如超过纵10mm×横10mm的大尺寸的半导体元件3接合到基板1。
在图4或者图6所示的金属掩模6中，在开口部7的周围形成有作为厚度薄的区域的凹部8。形成有凹部8的区域的金属掩模6的厚度也可以相对于金属掩模6的厚度T1(参考图6)而成为约10％以上且90％以下。从不同的观点而言，金属掩模的第1面6a至凹部8的底部为止的深度也可以是金属掩模6的厚度T1的10％以上且90％以下。由此，能够得到本实施方式的效果。
在本实施方式中，使用厚度T1为150μm的金属掩模6。形成有凹部8的区域的厚度为110μm，即凹部8的深度为40μm。作为形成凹部8的金属掩模6的加工方法，可以列举激光加工法、利用了使用药液等的化学反应的蚀刻法等。也可以使用上述方法或者其它方法中的任意方法来加工金属掩模6。金属掩模6的材质例如一般为不锈钢，但也可以根据烧结性金属接合材料22的种类而使用其它任意的材料。例如，也可以将镍(Ni)、铝(Al)、铜(Cu)等用作金属掩模6的材料。在本实施方式中，将不锈钢用作金属掩模6的材质，并通过激光加工法来形成凹部8。
此外，具备开口部7和凹部8的金属掩模6还能够例如通过将形成有不同的面积的开口部的2张金属掩模上下进行重叠来制作，但也可以利用激光加工法来加工1张板状部件而制作1张金属掩模。通过利用激光加工法来加工1张板状部件，能够提高金属掩模6的厚度的精度。其结果，通过使烧结性金属接合材料22的厚度进一步高精度化、而且降低金属掩模6的制作工时，从而能够削减制造成本。
如图3所示，凹部8的宽度W2比金属掩模6的开口部7的宽度W1宽并且比涂刷器9的宽度W3窄。金属掩模6的开口部7的宽度W1可根据产品而任意地设定，不限定于特定的值。另外，涂刷器9的宽度W3大于金属掩模6的开口部7的宽度W1即可。涂刷器9的宽度W3能够设为例如10mm以上且10000mm以下。在本实施方式中，金属掩模6的开口部7的宽度W1是30mm，涂刷器9的宽度W3是50mm，所以凹部8的宽度W2为40mm。此外，即便是上述值以外，只要满足上述关系，则也可得到本实施方式的效果。在此，关于开口部7的宽度W1，在如图6所示在1个凹部8的内部形成有1个开口部7的情况下，表示该开口部7的宽度。另外，在如图3所示在1个凹部8的内部形成有多个开口部7的情况下，开口部7的宽度W1表示形成有多个开口部7的区域的宽度。
另外，涂刷器9的移动方向上的凹部8的长度(图3中的凹部8和开口部7的合计长度L3)比作为涂刷器9的驱动范围的距离L2长即可。在本实施方式中，从在金属掩模6中形成有开口部7的区域的中心C，在作为涂刷器9的移动方向的箭头31所示的方向上在-60mm至+60mm的范围中驱动涂刷器9。即，将距离L2设为120mm。因此，从金属掩模6中的形成有开口部7的区域的中心C在箭头31所示的方向上在-100mm至+100mm的范围中形成凹部8。从不同的观点而言，长度L3成为200mm。
如图4所示，在金属掩模6的第2面6b中，如上所述在开口部7的周围通过半蚀刻处理而形成有槽部10。槽部10起到如下作用：在烧结性金属接合材料22的丝网印刷时，防止烧结性金属接合材料22在金属掩模6与基板1之间渗出。
作为涂刷器9，也可以使用不锈钢或铝(Al)等的金属板、或者在由不锈钢等构成的金属板的表面形成镍(Ni)等的镀敷层而成的部件、或者由聚氨酯橡胶或聚酯纤维等树脂构成的板材。可根据烧结性金属接合材料22的材料以及该烧结性金属接合材料22的供给面积等而任意地选择涂刷器9的材料。另外，涂刷器9的厚度、宽度、硬度等也可任意地设定。在本实施方式中，作为涂刷器9，例如使用由厚度为0.2mm的聚酯纤维树脂构成的板材。此外，也可以使用其它材料以及尺寸的涂刷器9。
<作用效果>
本公开所涉及的半导体装置的制造方法具备准备基板的工序(S1)、供给的工序(S2)以及接合的工序(S5)。在供给的工序(S2)中，向基板1的表面1a上供给烧结性金属接合材料22。在接合的工序(S5)中，经由烧结性金属接合材料22a将半导体元件3接合到基板1。在供给的工序(S2)中，在基板1的表面1a上配置具有开口部7的金属掩模6，使用涂刷器9对在开口部7的内部露出的基板1的表面部分1aa供给烧结性金属接合材料22。在供给的工序(S2)中，在俯视时，被供给烧结性金属接合材料22的基板1的表面部分1aa和在金属掩模6中涂刷器9所接触的接触区域6aa是隔开间隔地配置的。
由此，开口部7的开口端部和涂刷器9不会接触，所以能够抑制发生烧结性金属接合材料22被夹在该开口部7的开口端部与涂刷器9之间而受到剪切应力并生成凝集体这样的问题。其结果，能够抑制发生由于存在凝集体而使构成半导体装置4的半导体元件3破损这样的问题，其结果能够提高半导体装置的可靠性。
在上述半导体装置的制造方法中，金属掩模6包括涂刷器9接触的第1面6a、以及第2面6b。第2面6b位于与第1面6a相反的一侧且与基板1的表面1a相向。开口部7形成为从第1面6a到达至第2面6b。在金属掩模6的第1面6a，形成有包围开口部7的周围并且与开口部7相连的凹部8。
在该情况下，通过形成凹部8，能够隔开间隔而容易地配置在基板1中配置烧结性金属接合材料22的表面部分1aa和在金属掩模6中涂刷器9接触的接触区域6aa。而且，在金属掩模6中在与开口部7相连的凹部8配置有烧结性金属接合材料22的情况下，位于该凹部8内的烧结性金属接合材料22的厚度根据凹部8的深度而能够厚到某种程度。因此，能够抑制发生如下问题：有机成分从位于凹部8内的烧结性金属接合材料22完全地挥发，该烧结性金属接合材料22固化。
以下，更具体地说明本实施方式所涉及的半导体装置的制造方法的作用效果。在一般的丝网印刷中，金属掩模6和涂刷器9的位置关系较大地影响烧结性金属接合材料22的供给量、供给后的形状。在金属掩模6和涂刷器9几乎未接触的状态下，由于基板1的翘曲、涂刷器9的倾斜而无法平坦地供给烧结性金属接合材料22，烧结性金属接合材料22的供给量不稳定。另一方面，在金属掩模6和涂刷器9较强地接触的情况下，能够平坦且稳定地供给烧结性金属接合材料22。但是，在金属掩模6的开口部7中的涂刷器9的驱动方向的末端侧边缘和涂刷器9接触的部位处，对烧结性金属接合材料22局部地施加大的剪切应力。由此，在烧结性金属接合材料22内为了防止金属微粒子烧结而包覆该金属微粒子的有机保护膜被破坏，该有机保护膜被破坏的金属微粒子彼此发生反应，从而如图10所示形成金属微粒子的凝集体11。在此，图10以及图11是用于说明图1所示的半导体装置的制造方法的效果的示意图。
在图10中，示出在半导体元件3的接合时在烧结性金属接合材料22a中存在凝集体11的情况。在烧结性金属接合材料22中存在凝集体11的情况下，在半导体元件3的接合时，如果如箭头32所示按压半导体元件3，则在该半导体元件3中应力集中到与凝集体11相接的区域。其结果，如图11所示，在半导体元件3中以与凝集体11接触的部分为起点而发生弯曲应力，产生裂纹12。
另外，在使用涂刷器9而使金属掩模6上的烧结性金属接合材料22流入到开口部7时，有时在金属掩模6上残留少许的烧结性金属接合材料22。这是因为，即便在使涂刷器9和金属掩模6紧贴的情况下，在涂刷器9与金属掩模6之间也会产生少许的缝隙，有时烧结性金属接合材料22残留在该缝隙中。残留的烧结性金属接合材料22成为其厚度例如以1μm以上且10μm以下而非常薄地被涂膜的状态。在这样薄薄地涂敷的状态的烧结性金属接合材料22中，其中包含的有机成分等易于挥发。即，在使用涂刷器9将烧结性金属接合材料22供给到基板1上之后，在金属掩模6的表面薄薄地涂膜的烧结性金属接合材料22的一部分中有机成分在少许的时间挥发。其结果，烧结性金属接合材料22的该一部分从膏状态固体化，有时成为凝集体11的核。
针对这些问题，在本实施方式所涉及的半导体装置的制造方法中，在金属掩模6中设置有凹部8。其结果，能够在凹部8的外侧使金属掩模6和涂刷器9以例如1kgf以上且30kgf以下的力接触，实现烧结性金属接合材料22的供给量的稳定化。另外，同时利用凹部8防止金属掩模6中的开口部7的边缘和涂刷器9接触，防止发生金属微粒子的凝集体11。而且，在凹部8中，按照金属掩模6的厚度T1与形成有凹部8的部分处的金属掩模6的厚度的差分(即，凹部8的深度)，较厚地涂敷有烧结性金属接合材料22。因此，在配置于该凹部8的烧结性金属接合材料22中，有机成分的挥发被抑制，能够抑制该烧结性金属接合材料22的固体化。
即，一般在丝网印刷法中，烧结性金属接合材料22的供给量根据金属掩模6和涂刷器9的位置关系而变化。在金属掩模6和涂刷器9分离的情况下，由于基板1的翘曲等而使金属掩模6的位置发生变化，所以烧结性金属接合材料22的供给量的偏差变大。另一方面，在金属掩模6和涂刷器9接触的状态下烧结性金属接合材料22的供给量成为恒定，但金属掩模6的开口部7的边缘的宽广的区域和涂刷器9接触，凝集体11增加。但是，在本实施方式所涉及的半导体装置的制造方法中，能够在使金属掩模6和涂刷器9在凹部8的外侧接触的同时，在金属掩模6的开口部7的边缘和涂刷器9不接触的状态下进行烧结性金属接合材料22的丝网印刷。因此，能够在抑制发生凝集体11的同时，使烧结性金属接合材料22的供给量成为恒定。
在上述半导体装置的制造方法中，凹部8和开口部7的合计宽度W2小于涂刷器9的长度W3。在该情况下，在实施丝网印刷法时，能够在凹部8的外侧使涂刷器9可靠地接触到金属掩模6的第1面6a。
在上述半导体装置的制造方法中，在供给的工序(S2)中，涂刷器9的移动方向上的凹部8和开口部7的合计长度L3比涂刷器9在与金属掩模6的第1面6a的接触区域6aa接触的状态下移动的距离L2长。从不同的观点而言，在上述半导体装置的制造方法中，在供给的工序(S2)中，涂刷器9的移动方向上的涂刷器9的动作起点71配置于在移动方向上位于开口部7的一方侧的与凹部8重叠的位置。另外，移动方向上的涂刷器9的动作终点72配置于在移动方向上位于开口部7的另一方侧的与凹部8重叠的位置。在该情况下，由于在涂刷器9的移动方向上在比开口部7的边缘靠外侧地形成有凹部8，所以在实施丝网印刷法时，能够可靠地防止涂刷器9接触到该开口部7的边缘。
实施方式2.
<半导体装置的制造方法>
图12是示出在实施方式2所涉及的半导体装置的制造方法中使用的涂刷器的示意图。图13以及图14是用于说明实施方式2所涉及的半导体装置的制造方法的示意图。图13示出在图3所示的工序(S2)中使用丝网印刷法将烧结性金属接合材料22涂敷到基板1的表面的工序。在图14中，在图13所示的工序之后，从基板1上去除金属掩模6，从而在基板1的表面配置烧结性金属接合材料22，参考图12～图14，说明实施方式2所涉及的半导体装置的制造方法。
实施方式2所涉及的半导体装置的制造方法具备与实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法基本上同样的结构，但在图1所示的接合材料供给工序(S2)中使用的金属掩模6以及涂刷器9的结构与实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法不同。即，在实施方式2所涉及的半导体装置的制造方法中使用的涂刷器9中，在供给的工序(S2)中面向金属掩模6的端面的中间部形成有具有深度T2的涂刷器凹部14。如图13所示，涂刷器凹部14的宽度W5大于开口部7单个的宽度W4，另外，涂刷器凹部14的宽度W5大于图3所示的开口部7的宽度W1(即，形成有多个开口部7的区域的宽度)。在图3所示的工序(S2)中，如图13所示涂刷器9的端面中的涂刷器凹部14的两侧存在的端部9a与金属掩模6的接触区域6aa接触。
在实施方式2所涉及的半导体装置的制造方法中使用的金属掩模6如图13所示形成有开口部7，但与图4所示的金属掩模6不同，未形成有凹部8(参考图4)。即，在图13所示的金属掩模6中，开口部7以从第1面6a贯通至第2面6b的方式形成，并且第1面6a中的开口部7的开口宽度和第2面6b中的开口部7的开口宽度实质上相同。在图3的工序(S2)中，涂刷器9的端部9a接触的金属掩模6的接触区域6aa如图13所示配置成夹着开口部7。从不同的观点而言，在工序(S2)中以在与涂刷器9的移动方向正交的宽度方向(图13的箭头33所示的方向)上夹着开口部7的方式配置接触区域6aa。在工序(S2)中，接触区域6aa与开口部7隔开间隔地配置。即，涂刷器9的端面不与第1面6a中的开口部7的缘部7a接触。涂刷器9在2个接触区域6aa中与金属掩模6的第1面6a接触，从而确保涂刷器9中的涂刷器凹部14的底面和基板1的表面1a的平行度。
涂刷器9中的涂刷器凹部14的深度T2优选设为即使在工序(S2)中涂刷器9发生了变形的情况下涂刷器9也不会与金属掩模6的开口部7的缘部7a接触那样的足够的大小。
此外，如图13以及图14所示，金属掩模6的厚度T1(即，开口部7的深度)和涂刷器凹部14的深度T2的合计厚度T3成为通过工序(S2)涂敷的烧结性金属接合材料22的厚度。涂刷器凹部14的深度T2能够设为例如50μm。另外，金属掩模6的厚度T1能够设为例如100μm。在该情况下，供给的烧结性金属接合材料22的厚度成为150μm。
作为形成涂刷器凹部14的方法，能够使用机械研磨、激光加工或者利用药液的蚀刻等任意的方法。在本实施方式中，涂刷器9的变形量直接关系到烧结性金属接合材料22的供给稳定性。因此，作为涂刷器9的材料，优选为使用尽可能硬度高且变形少的材料。例如，作为涂刷器9的材料，能够使用由厚度为1mm程度的不锈钢构成的板材。
通过使用图12以及图13所示的金属掩模6以及涂刷器9来实施图3所示的工序(S2)，并与实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法同样地实施其它的工序(S1)、工序(S3)至工序(S6)，能够得到本实施方式所涉及的半导体装置。
<作用效果>
在上述半导体装置的制造方法中，在涂刷器9中，在图3所示的供给的工序(S2)中面向金属掩模6的端面的中间部形成有涂刷器凹部14。涂刷器凹部14的宽度W5大于开口部7的宽度W4，在供给的工序(S2)中，涂刷器9的端面中的涂刷器凹部14的两侧存在的端部9a与金属掩模6的接触区域6aa接触。在金属掩模6中，接触区域6aa以夹着开口部7的方式配置并且与开口部7有间隔。
由此，与实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法同样地，通过形成涂刷器凹部14，从而能够将在基板1中配置烧结性金属接合材料22的表面部分1aa和在金属掩模6中涂刷器9接触的接触区域6aa隔开间隔地进行配置。其结果，开口部7的缘部7a和涂刷器9不会接触，所以能够抑制发生如下问题：烧结性金属接合材料22被夹在该开口部7的缘部7a与涂刷器9之间而受到剪切应力，生成凝集体。因此，能够抑制发生由于凝集体的存在而使构成半导体装置4(参考图2)的半导体元件3破损这样的问题，其结果能够提高半导体装置的可靠性。
在上述半导体装置的制造方法中，在供给的工序(S2)中，涂刷器凹部14的宽度W5大于与涂刷器9的移动方向正交的宽度方向上的开口部7的宽度W4。在该情况下，能够将涂刷器9中的端部9a与金属掩模6接触的接触区域6aa容易地配置到远离开口部7的位置。
在上述半导体装置的制造方法中，金属掩模6包括第1面6a和第2面6b。涂刷器9接触到第1面6a。第2面6b位于与第1面6a相反的一侧且与基板1的表面1a相向。开口部7形成为从第1面6a到达至第2面6b。在供给的工序(S2)中，涂刷器9的端面不与第1面6a中的开口部7的缘部7a接触。
在该情况下，能够抑制发生如下问题：烧结性金属接合材料22被夹在该开口部7的缘部7a与涂刷器9之间而使该烧结性金属接合材料22受到剪切应力，生成凝集体。
实施方式3.
<半导体装置的结构>
图15是实施方式3所涉及的半导体装置的平面示意图。图16是图15的线段XVI-XVI处的剖面示意图。图17是用于说明实施方式3所涉及的半导体装置的基板的平面示意图。
图15～图17所示的半导体装置41主要具备基板1、保护膜5、烧结性金属接合材料22以及半导体元件3。基板1具备表面1a。表面1a包括被供给烧结性金属接合材料22的表面部分1aa、在后工序中进行焊接的区域1ab、以及被保护膜5覆盖的区域1ac。区域1ac是在表面1a中表面部分1aa以及区域1ab以外的区域。构成保护膜5的材料是例如阻焊剂。
半导体元件3通过烧结性金属接合材料22而接合到基板1的表面1a。保护膜5是以在后工序中将端子通过焊接而接合到基板1时限制焊料润湿扩散的区域为目的而形成的。保护膜5的厚度T4例如既可以是0.001mm以上且0.5mm以下，也可以是0.005mm以上且0.3mm以下。保护膜5的厚度T4d也可以为例如0.01mm。
如图15所示，在本实施方式中，半导体装置41在基板1上具备4个半导体元件3。在半导体装置41中，既可以如图15所示在基板1上配置多个半导体元件3，也可以在基板1上配置1个半导体元件3。此外，半导体元件3的数量、种类、形状以及配置可根据半导体装置41所要求的特性而任意地决定，不限定于图15～图17所示的结构。即使在半导体装置41中的半导体元件3的数量、种类、形状、配置与图15～图17所示的结构不同的情况下，显然也可得到本公开的效果。
<半导体装置的制造方法>
图18是示出在实施方式3所涉及的半导体装置的制造方法中使用的金属掩模的平面示意图。图19是图18的线段XIX-XIX处的剖面示意图。图20是图18的线段XX-XX处的剖面示意图。图21至图23是用于说明实施方式3所涉及的半导体装置的制造方法的示意图。
本实施方式所涉及的半导体装置的制造方法具备与图1所示的半导体装置的制造方法基本上同样的结构，但在图1所示的接合材料供给工序(S2)中使用的金属掩模61的结构与图1所示的半导体装置的制造方法不同。即，关于图18～图20所示的金属掩模61，凹部8的形状与图3以及图4所示的金属掩模6不同。以下，具体地进行说明。
图18～图20所示的金属掩模61与图3以及图4所示的金属掩模6同样地，具有涂刷器9接触的第1面6a以及位于与第1面6a相反的一侧的第2面6b。在金属掩模61中，形成有从第1面6a贯通至第2面6b的开口部7。开口部7的位置、大小与基板1的表面部分1aa的位置、大小相同。换言之，通过在以使表面部分1aa露出的方式在基板1的表面1a上配置有金属掩模6的状态下向开口部7填充烧结性金属接合材料22，能够对基板1的表面部分1aa选择性地供给烧结性金属接合材料22。另外，在金属掩模61的第2面6b中，如图20所示在开口部7的周围形成有槽部10。
设置于金属掩模61的第1面6a的凹部8的平面形状与图3以及图4所示的金属掩模6的凹部8的平面形状不同。在金属掩模61中，在第1面6a上如图18以及图19所示，在箭头31所示的涂刷器9的移动方向上以夹着开口部7的方式形成有凹部8。在与涂刷器9的移动方向正交的宽度方向上，凹部8的宽度W4(参考图19)与开口部7的宽度W4(参考图20)相同。凹部8和开口部7的合计长度是长度L3。从不同的观点而言，在箭头31所示的涂刷器9的移动方向上，凹部8的两端部之间的距离是长度L3。长度L3比涂刷器9在与金属掩模61的第1面6a的接触区域6aa接触的状态下移动的距离L2长。在本实施方式中，宽度W4设为例如15mm，长度L3设为例如250mm，距离L2设为例如100mm。金属掩模61的厚度与图6所示的金属掩模6的厚度T1相同。另外，在金属掩模61中第1面6a至凹部8的底部的深度与金属掩模6中的第1面6a至凹部8的底部的深度相同。
在图1的工序(S2)中，如图21的箭头34所示，涂刷器9以1kgf以上且30kgf以下的力向基板1侧按压金属掩模61的接触区域6aa，从而使金属掩模61的第2面6b和基板1的保护膜5的表面紧贴。例如，也可以将向基板1侧按压涂刷器9的力设为5kgf。
另一方面，如图22所示在金属掩模61的第2面6b与基板1的保护膜5之间形成缝隙时，由于毛细管现象，烧结性金属接合材料22的一部分22b有时在保护膜5上漏出(烧结性金属接合材料22的一部分22b有时渗出到该缝隙)。其结果，在从基板1上取下金属掩模61之后，如图23所示成为烧结性金属接合材料22的一部分22b扩展到保护膜5上的状态。此外，烧结性金属接合材料22的粘度是例如1Pa·s以上且150Pa·s以下。作为一个例子，也可以将在本实施方式中使用的烧结性金属接合材料22的粘度设为30Pa·s。该粘度越低则越容易产生毛细管现象，显然烧结性金属接合材料22越容易渗出到缝隙。
在金属掩模61中，与涂刷器9接触的接触区域6aa存在于开口部7的附近且宽度方向的两端。因此，能够使金属掩模61和基板1的保护膜5的表面(在未形成有保护膜5的情况下是基板1的表面1a)紧贴。由此，能够在基板1的保护膜5表面与金属掩模61的第2面6b之间(或者基板1的表面1a与金属掩模61的第2面6b之间)没有缝隙的状态下将烧结性金属接合材料22填充到开口部7。其结果，能够抑制烧结性金属接合材料22的一部分22b延伸(渗出)到基板1上的表面部分1aa以外的区域、即阻焊剂等保护膜5上。
<作用效果>
本公开所涉及的半导体装置的制造方法具备准备基板的工序(S1)、供给的工序(S2)以及接合的工序(S5)。在供给的工序(S2)中，向基板1的表面1a上供给烧结性金属接合材料22。在接合的工序(S5)中，经由烧结性金属接合材料22将半导体元件3接合到基板1。在供给的工序(S2)中，在基板1的表面1a上配置具有开口部7的金属掩模6，使用涂刷器9对在开口部7的内部露出的基板1的表面部分1aa供给烧结性金属接合材料22。在供给的工序(S2)中，在金属掩模6中涂刷器9接触的接触区域6aa仅配置于与涂刷器9的移动方向正交的宽度方向上的开口部7的两侧。
由此，能够在开口部7的宽度方向上的两侧，从涂刷器9对金属掩模6施加足够的应力。因此，在开口部7的宽度方向上的两侧，能够抑制在金属掩模6与基板1的表面(基板1的保护膜5的表面)之间发生缝隙。其结果，能够抑制烧结性金属接合材料22的一部分22b部分地渗出(延伸)到基板1的表面上(基板1的保护膜5的表面上)。
在此，烧结性金属接合材料22通过加热和加压而与在基板1的表面部分1aa露出的金属直接实现金属接合，从而被固定到基板1上。但是，如图23那样向基板1上的保护膜5上渗出的烧结性金属接合材料22的一部分22b由于保护膜5而被妨碍与基板1的接合，因此未被接合。即，向保护膜5上渗出的烧结性金属接合材料22的一部分22b剥落，可能成为后工序中的导电性的异物。导电性的异物有可能引起绝缘不良并使半导体装置41的性能变差。
如上所述，通过使用本实施方式所涉及的金属掩模61来制造半导体装置41，能够抑制如上所述的由于烧结性金属接合材料22的渗出而发生的产品的不良。
在上述半导体装置的制造方法中，金属掩模61包括涂刷器9接触的第1面6a、和第2面6b。第2面6b位于与第1面6a相反的一侧且与基板1的表面1a相向。开口部7形成为从第1面6a到达至第2面6b。在金属掩模61的第1面6a，形成有在涂刷器9的移动方向上夹着开口部7并且与开口部7相连的凹部8。与涂刷器9的移动方向正交的宽度方向上的开口部7的宽度W4(参考图20)与宽度方向上的凹部8的宽度W4(参考图19)相同。
在该情况下，与实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法同样地，通过形成凹部8，能够在涂刷器9的移动方向上将配置烧结性金属接合材料22的基板1的表面部分1aa和金属掩模6的第1面6a隔开间隔地配置。其结果，涂刷器9的移动方向上的开口部7的缘部和涂刷器9不会接触，所以能够抑制发生如下问题：烧结性金属接合材料22被夹在该开口部7的缘部与涂刷器9之间而受到剪切应力，生成凝集体。因此，与实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法同样地，能够提高半导体装置的可靠性。
在上述半导体装置的制造方法中，在供给的工序(S2)中，涂刷器9的移动方向上的凹部8和开口部7的合计长度L3比涂刷器9在与金属掩模61的第1面6a的接触区域6aa接触的状态下移动的距离L2长。从不同的观点而言，在上述半导体装置的制造方法中，在供给的工序(S2)中，涂刷器9的移动方向上的涂刷器9的动作起点71配置于在移动方向上位于开口部7的一方侧的与凹部8重叠的位置。另外，移动方向上的涂刷器9的动作终点72配置于在移动方向上位于开口部7的另一方侧的与凹部8重叠的位置。在该情况下，在涂刷器9的移动方向上比开口部7的边缘靠外侧地形成有凹部8，所以在实施丝网印刷法时，能够可靠地防止涂刷器9接触到该开口部7的边缘。
在上述各实施方式中的半导体装置的制造方法中，接合的工序(S5)包括将半导体元件3接合到在供给的工序(S2)中供给到基板1的表面部分1aa的烧结性金属接合材料22上的工序。在该情况下，能够得到在烧结性金属接合材料22上接合半导体元件3而成的半导体装置。
(实施例)
<试样>
实施例的试样：
作为基板，准备在由氮化硅构成的陶瓷基板的两面连接作为导体层的铜板而成的基板。铜板通过钎料而被固定到陶瓷基板。作为钎料，使用以银和铜为主成分并添加钛(Ti)作为活性剂而成的Ag-Cu-Ti系钎料。上述陶瓷基板的厚度是0.3mm，铜板的厚度是0.4mm。
作为烧结性金属接合材料22，准备将纳米等级的尺寸的银(Ag)粒子用作金属微粒子的烧结性金属接合材料。另外，作为金属掩模6以及涂刷器9，准备在实施方式1所涉及的半导体装置的制造方法中使用的结构的金属掩模6以及涂刷器9。具体而言，作为金属掩模6的材料而使用不锈钢。金属掩模6的厚度T1为150μm，凹部8的深度为40μm，开口部7的平面形状为30mm×30mm的四边形形状。与涂刷器9的移动方向正交的宽度方向上的凹部8的宽度W2(参考图3)为40mm。在涂刷器9的移动方向上，在从开口部7的中心起-100mm～+100mm的范围中形成有凹部8。即，将涂刷器9的移动方向上的凹部8的长度L3(参考图3)设为200mm。
作为涂刷器9，使用由厚度为0.2mm的聚酯纤维树脂构成的板材。涂刷器9的长度W3为50mm。
以往例的试样：
基板、烧结性金属接合材料、涂刷器9与上述实施例的试样相同。另一方面，作为以往例的试样的金属掩模，准备虽然结构与上述实施例的试样的金属掩模基本上相同但未形成有凹部8的结构的金属掩模。作为实施例和比较例各自的试样，将基板各准备100张。
<试验方法>
分别使用实施例的试样以及以往例的试样，使用上述金属掩模6以及涂刷器9，通过丝网印刷法而向基板的表面涂敷烧结性金属接合材料。之后，实施干燥工序。接下来，对烧结性金属接合材料的表面进行摄影，通过图像处理来测量所形成的凝集体的尺寸以及个数。
此外，具体而言如以下那样实施利用丝网印刷法的烧结性金属接合材料的涂敷。在实施例的试样的情况下，首先向金属掩模的开口部7的附近且凹部8上供给烧结性金属接合材料。金属掩模6和涂刷器9在凹部8以外的部位处以3kgf的按压力接触。涂刷器9从金属掩模6的开口部7的中心起在涂刷器9的移动方向上的一方侧(跟前侧)-60mm的位置处待机。然后，将涂刷器9以速度50mm/s朝向金属掩模6的开口部7驱动至涂刷器9的移动方向上的另一方侧(里侧)+60mm的位置。之后，再次向相反方向将涂刷器9从里侧+60mm的位置驱动至跟前侧-60mm的位置。这样，进行将烧结性金属接合材料向金属掩模6的开口部7双向填充的涂刷器9的往返动作。在比较例的试样的情况下，向金属掩模的开口部7的附近且金属掩模的表面上供给烧结性金属接合材料。之后，与上述实施例的试样的情况同样地驱动涂刷器9。
这样，在涂刷器9的往返动作完成后，使基板以例如100mm/s下降0.3mm，由此从基板1分离金属掩模6。其结果，成为向基板上供给了烧结性金属接合材料的状态。之后，实施如下的干燥工序：对被供给烧结性金属接合材料22的基板进行加热，使包含于烧结性金属接合材料的多余的有机成分挥发。此外，作为干燥工序的条件，将加热温度设为100℃，将干燥时间设为30分钟。
<结果>
图24是关于实施例和比较例的试样而示出凝集物的个数和尺寸的关系的图形。在图24所示的图形中，纵轴表示检测到的凝集体的个数，横轴表示凝集体的尺寸的区分。在横轴上，在左侧示出尺寸为50μm以上且小于100μm的凝集体的个数，在右侧示出尺寸为100μm以上的凝集体的个数。在图24中，示出了在每100张基板中发生的凝集体的数量。在图24中，用附加有右下的斜线的阴影线的条形图来示出以往例的试样的数据，用附加左下的斜线的阴影线的条形图来示出实施例的试样的数据。从图24可知，通过本公开的实施例的试样，相比于以往例的试样，凝集体的发生得到抑制。
应理解本次公开的实施方式在所有方面只是例示而并非是限制性的。只要不存在矛盾，也可以将本次公开的实施方式的至少2个进行组合。本公开的基本的范围并非是上述说明而是由权利要求书示出，并旨在包括与权利要求书均等的意义以及范围内的所有的变更。

Claims (11)

1.一种半导体装置的制造方法，具备：
准备基板的工序；
向所述基板的表面上供给烧结性金属接合材料的工序；以及
经由所述烧结性金属接合材料将半导体元件接合到所述基板的工序，
在所述供给的工序中，在所述基板的所述表面上配置具有开口部的金属掩模，使用涂刷器对在所述开口部的内部露出的所述基板的表面部分供给所述烧结性金属接合材料，
在所述供给的工序中，在俯视时，被供给所述烧结性金属接合材料的所述基板的所述表面部分和在所述金属掩模中所述涂刷器接触的接触区域是隔开间隔地配置的。
2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述金属掩模包括所述涂刷器接触的第1面以及位于与所述第1面相反的一侧且与所述基板的所述表面相向的第2面，
所述开口部形成为从所述第1面到达至所述第2面，
在所述金属掩模的所述第1面形成有包围所述开口部的周围并且与所述开口部相连的凹部。
3.根据权利要求2所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述凹部和所述开口部的合计宽度小于所述涂刷器的长度。
4.根据权利要求2或者3所述的半导体装置的制造方法，其中，
在所述供给的工序中，所述涂刷器的移动方向上的所述凹部和所述开口部的合计长度比所述涂刷器在与所述金属掩模的所述第1面的所述接触区域接触的状态下移动的距离长。
5.根据权利要求2至4中的任意一项所述的半导体装置的制造方法，其中，
在所述供给的工序中，
所述涂刷器的移动方向上的所述涂刷器的动作起点配置于在所述移动方向上位于所述开口部的一方侧的与所述凹部重叠的位置，
所述移动方向上的所述涂刷器的动作终点配置于在所述移动方向上位于所述开口部的另一方侧的与所述凹部重叠的位置。
6.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，
在所述涂刷器中，在所述供给的工序中面向所述金属掩模的端面的中间部形成有涂刷器凹部，
所述涂刷器凹部的宽度大于所述开口部的宽度，
在所述供给的工序中，所述涂刷器的所述端面中的所述涂刷器凹部的两侧存在的端部与所述金属掩模的所述接触区域接触，
在所述金属掩模中，所述接触区域以夹着所述开口部的方式配置并且与所述开口部有间隔。
7.根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法，其中，
在所述供给的工序中，所述涂刷器凹部的宽度大于与所述涂刷器的移动方向正交的宽度方向上的所述开口部的宽度。
8.根据权利要求6或者7所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述金属掩模包括所述涂刷器接触的第1面以及位于与所述第1面相反的一侧且与所述基板的所述表面相向的第2面，
所述开口部形成为从所述第1面到达至所述第2面，
在所述供给的工序中，所述涂刷器的所述端面不与所述第1面中的所述开口部的缘部接触。
9.一种半导体装置的制造方法，具备：
准备基板的工序；
向所述基板的表面上供给烧结性金属接合材料的工序；以及
经由所述烧结性金属接合材料将半导体元件接合到所述基板的工序，
在所述供给的工序中，在所述基板的所述表面上配置具有开口部的金属掩模，使用涂刷器对在所述开口部的内部露出的所述基板的表面部分供给所述烧结性金属接合材料，
在所述供给的工序中，在所述金属掩模中所述涂刷器接触的接触区域仅配置于与所述涂刷器的移动方向正交的宽度方向上的所述开口部的两侧。
10.根据权利要求9所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述金属掩模包括所述涂刷器接触的第1面以及位于与所述第1面相反的一侧且与所述基板的所述表面相向的第2面，
所述开口部形成为从所述第1面到达至所述第2面，
在所述金属掩模的所述第1面形成有在所述涂刷器的所述移动方向上夹着所述开口部并且与所述开口部相连的凹部，
所述宽度方向上的所述开口部的宽度与所述宽度方向上的所述凹部的宽度相同。
11.根据权利要求1～10中的任意一项所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述接合的工序包括将所述半导体元件接合到在所述供给的工序中供给到所述基板的所述表面部分的所述烧结性金属接合材料上的工序。
CN202080093359.1A 2020-01-22 2020-08-13 半导体装置的制造方法 Pending CN114981937A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020008140 2020-01-22
JP2020-008140 2020-01-22
PCT/JP2020/030762 WO2021149286A1 (ja) 2020-01-22 2020-08-13 半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114981937A true CN114981937A (zh) 2022-08-30

Family

ID=76991847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080093359.1A Pending CN114981937A (zh) 2020-01-22 2020-08-13 半导体装置的制造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7254216B2 (zh)
CN (1) CN114981937A (zh)
WO (1) WO2021149286A1 (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1434504A (zh) * 2002-01-24 2003-08-06 三菱电机株式会社 半导体装置及其制造方法和印刷掩膜
JP2008066344A (ja) * 2006-09-04 2008-03-21 Toyota Industries Corp 多層基板と金属接合材料の印刷方法
CN104637832A (zh) * 2013-11-12 2015-05-20 三菱电机株式会社 半导体装置及其制造方法
JP2016190182A (ja) * 2015-03-31 2016-11-10 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 接合材の塗布方法
CN107921541A (zh) * 2015-09-07 2018-04-17 日立化成株式会社 接合体及半导体装置
CN107958837A (zh) * 2016-10-14 2018-04-24 日本碍子株式会社 半导体制造装置用部件及其制法
CN110447091A (zh) * 2017-03-24 2019-11-12 三菱电机株式会社 半导体装置的制造方法及半导体装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60124064U (ja) * 1984-01-31 1985-08-21 松下電器産業株式会社 はんだ層印刷用マスク
JP2816084B2 (ja) * 1992-10-26 1998-10-27 三洋電機株式会社 半田塗布方法、半導体装置の製造方法およびスキージ
JPH08153962A (ja) * 1994-11-28 1996-06-11 Hitachi Ltd 半田ペースト印刷方法及び半田ペースト印刷装置
JPH1178274A (ja) * 1997-09-10 1999-03-23 Mitsui High Tec Inc エラストマー塗布用マスク
JP2010143227A (ja) 2010-02-05 2010-07-01 Bonmaaku:Kk スクリーン印刷版
JP6196516B2 (ja) 2013-09-24 2017-09-13 昭和電工ガスプロダクツ株式会社 ショットブラスト装置
JP6214576B2 (ja) 2015-01-08 2017-10-18 三菱電機株式会社 半導体デバイスの製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1434504A (zh) * 2002-01-24 2003-08-06 三菱电机株式会社 半导体装置及其制造方法和印刷掩膜
JP2008066344A (ja) * 2006-09-04 2008-03-21 Toyota Industries Corp 多層基板と金属接合材料の印刷方法
CN104637832A (zh) * 2013-11-12 2015-05-20 三菱电机株式会社 半导体装置及其制造方法
JP2016190182A (ja) * 2015-03-31 2016-11-10 Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 接合材の塗布方法
CN107921541A (zh) * 2015-09-07 2018-04-17 日立化成株式会社 接合体及半导体装置
CN107958837A (zh) * 2016-10-14 2018-04-24 日本碍子株式会社 半导体制造装置用部件及其制法
CN110447091A (zh) * 2017-03-24 2019-11-12 三菱电机株式会社 半导体装置的制造方法及半导体装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP7254216B2 (ja) 2023-04-07
JPWO2021149286A1 (zh) 2021-07-29
WO2021149286A1 (ja) 2021-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11721612B2 (en) Semiconductor device with connecting member for electrode and method of manufacturing
JP2019024121A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
CN111316408B (zh) 电力用半导体装置以及电力用半导体装置的制造方法
JP3846699B2 (ja) 半導体パワーモジュールおよびその製造方法
CN107210233B (zh) 半导体器件及其制造方法
CN109616460B (zh) 电力用半导体装置
US12040301B2 (en) Semiconductor device
JP2014135411A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP2018006492A (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2017005007A (ja) 半導体装置、および半導体装置の製造方法
WO2022113617A1 (ja) 半導体装置
JP7123688B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
CN114981937A (zh) 半导体装置的制造方法
JP2019216183A (ja) 半導体装置、及び半導体装置の製造方法
US11101246B2 (en) Semiconductor device having chips attached to support members through silver sintered bodies with particles
CN112805827B (zh) 半导体装置以及半导体装置的制造方法
JP2022176744A (ja) 半導体装置および半導体装置の製造方法
US20240055392A1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP2024131305A (ja) 電力用半導体装置及びその製造方法
JP2023058984A (ja) 半導体装置とその製造方法
JP2023065215A (ja) 半導体装置及びその製造方法
CN116830249A (zh) 半导体装置及其制造方法
CN118136512A (zh) 半导体模块的制造方法以及半导体模块
JP2003031617A (ja) 半導体装置の実装構造とその製造方法
JP2020119948A (ja) 半導体装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination