JP2010010383A - 半導体チップ電極接合方法 - Google Patents

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昌広 青柳
Hiromichi Ohashi
弘通 大橋
Hitomoto Tokuda
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Abstract

【課題】半導体チップ上に形成した電極の表面状態に左右され難い高温接着剤を使用した接合方法を提供する。
【解決手段】半導体チップの電極接合を、接着剤及び半田用フラックスの塗布及び窒素雰囲気中での硬化により行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップ上の電極に高温接着剤を用いて接合する方法に関するものである。
一般的に半田の代替として使用される高温接着剤は、通常の半田に比べ導電率は低いがプロセス温度が低くできることから、高温になる部分に使用されている。例えば一般的なＰｂ高温半田は、融点が３００℃であり、半田付けはそれ以上の温度が必要となる。それに対し高温接着剤の場合は、約２００℃程度で硬化させることが可能である。
しかしながら、接着する相手がＡｌなどの本来半田が使用できない材料の場合、その表面状態によっては接着状態が安定しない場合が生じることがある。特に半導体チップの表面電極には一般的にＡｌがよく使用されるが、その製膜条件によっては電気抵抗の上昇など電子部品として致命的な現象が発生する。
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、半導体チップ上に形成した電極の表面状態に左右され難い高温接着剤を使用した接合方法を提供することを課題としている。
本発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、半導体チップの電極接合を、接着剤及び半田用フラックスの塗布及び窒素雰囲気中での硬化により行うことを特徴とする半導体チップ電極接合方法を提供する。
第２には、半導体チップの電極に接着剤及び半田用フラックスを同時に塗布し、窒素雰囲気中にて硬化プロセスを施すことを特徴とする半導体チップ電極接合方法を提供する。
第３には、半導体チップの電極に、半田用フラックスを混ぜた接着剤を塗布し、窒素雰囲気中にて硬化プロセスを施すことを特徴とする半導体チップ電極接合方法を提供する。
第４には、前記塗布及び硬化後に、半導体チップ及びその接合電極をゲルまたは樹脂により封止する前記半導体チップ電極接合方法を提供する。
上記のとおりの本発明によれば、本来半田が使用できないＡｌ等からなる半導体チップ電極の場合であっても、安定した電極接合を実現することができる。
図１は、本発明による半導体チップ電極接合の一例について説明するためのサンプル断面図及び平面図である。
サンプルとして、ＳｉＣウェハの両面にオーミック電極を作製したＳｉＣチップ３を、上面は高温接着剤２、下面は半田４で銅バスバー１、６に接合した。そのサンプルにＤＣ通電し抵抗値を測定評価した。
表１から分かるように、通常の塗布及び硬化プロセス（塗布はディスペンサーを用いて塗布量0.5mg／mm2として行い、硬化は大気雰囲気で200℃−30分の加熱を行う）で作製したサンプルは、通電後１分程度で、作製直後の抵抗値が１０倍程度にまで上昇した。
これはＳｉＣチップの表面電極の酸化によるものと考えられる。
そこで、通常のＳｎ−Ｐｂ共晶半田用のフラックスを高温接着剤と同時に塗布したサンプルを作製した。そのサンプルに通電した結果、抵抗値は０．３Ω→０．６Ωとほんの僅かな上昇があっただけであり、フラックスを加えた効果が見られた。フラックスについては、予め半田用フラックスを混ぜた接着剤を用いるようにしても、同様な効果が得られる。
さらに硬化プロセス中も不活性ガス雰囲気に試料を置くことにより、より効果が高まるかどうかを確認したところ、その結果作製直後と１分通電後の抵抗値変化はみられなくなった。
表２に、試料作製時の硬化条件別に硬化直後と１分間通電後の抵抗変化の結果を示す。
使用したＳｎ−Ｐｂ共晶半田用フラックスの主成分ロジンは主にアビエチン酸（Ｃ２０Ｈ３０Ｏ２）で構成されている。
ところで、窒素雰囲気＋フラックスで作製した試料については、通電を数時間単位で長時間続けると、ＳｉＣチップの温度が上昇し、それにより大気中の酸素が徐々に高温接着剤層に進入することも考えられる。
そこで、高温接着剤層を含めたＳｉＣチップ全体をＳｉゲルにより封止し、大気から遮断することにより、長時間通電における抵抗値上昇を抑え、更なる安定した接合状態を維持することができる。図２はゲル封止無しの場合とゲル封止有りの場合のチップ抵抗値の変化を示したものである。
したがって、ＳｉＣチップの表面電極とＣｕバスバーの良好な接合を作製し、接合作製時のＳｉＣチップ表面電極の酸化膜の除去と酸素を排した環境での高温接着剤の硬化を行い、そして更に作成後もゲルや樹脂を用いた封止により大気から極力隔離した状態を維持する。
本発明による半導体チップ電極接合の一例を示した図。 ゲル封止の有無による抵抗値変化の一例を示した図。

Claims (4)

  1. 半導体チップの電極接合を、接着剤及び半田用フラックスの塗布及び窒素雰囲気中での硬化により行うことを特徴とする半導体チップ電極接合方法。
  2. 半導体チップの電極に接着剤及び半田用フラックスを同時に塗布し、窒素雰囲気中にて硬化プロセスを施すことを特徴とする半導体チップ電極接合方法。
  3. 半導体チップの電極に、半田用フラックスを混ぜた接着剤を塗布し、窒素雰囲気中にて硬化プロセスを施すことを特徴とする半導体チップ電極接合方法。
  4. 前記塗布及び硬化後に、半導体チップ及びその接合電極をゲルまたは樹脂により封止する請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体チップ電極接合方法。
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