JP5896214B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
前記基板の表面に配置された凹凸のある銀層の表面に、平坦な面を有する型を配置して前記平坦な面が接触するようにし、前記型に圧力を加えて前記凹凸のある銀層の表面を平坦にして、中心線平均粗さ(Ra)が、0.01μm〜0.7μmである前記第1の銀層を得るか、および/または、
凹凸のある銀層を表面に有する半導体素子の前記凹凸のある銀層の表面に平坦な面を有する型を配置して前記平坦な面が接触するようにし、前記型に圧力を加えて前記凹凸のある銀層の表面を平坦にして、中心線平均粗さ(Ra)が、0.01μm〜0.7μmである前記第2の銀層を得る工程と、
前記第1の銀層と前記第2の銀層が接触するように配置された前記半導体素子と前記基体とに、150℃〜400℃の温度を加え、前記第1の銀層と、前記第2の銀層とを接合させる工程とを含むことを特徴とする。本明細書中、この製造方法は、便宜上、半導体装置の第1の製造方法と呼ぶことがある。
前記第Iの銀層と前記第IIの銀層が接触するように配置された前記半導体素子と前記基体とに、150℃〜400℃の温度を加え、前記第Iの銀層と、前記第IIの銀層とを接合させる工程とを含み、
前記第Iの銀層の表面の中心線平均粗さ(Ra)が、0.01μm〜0.7μmであり、かつ、
前記基板が、研磨により表面を平坦にされた基板であることを特徴とする。本明細書中、この製造方法は、便宜上、半導体装置の第2の製造方法と呼ぶことがある。
前記基板の表面に配置された凹凸のある銀層の表面に平坦な面を有する型を配置して前記平坦な面が接触するようにし、前記型に圧力を加えて前記凹凸のある銀層の表面を平坦にして、中心線平均粗さ(Ra)が、0.01μm〜0.7μmである前記第1の銀層を得るか、および/または、
凹凸のある銀層を表面に有する半導体素子の前記凹凸のある銀層の表面に平坦な面を有する型を配置して前記平坦な面が接触するようにし、前記型に圧力を加えて前記凹凸のある銀層の表面を平坦にして、中心線平均粗さ(Ra)が、0.01μm〜0.7μmである前記第2の銀層を得る工程と、
前記第1の銀層と前記第2の銀層が接触するように配置された前記半導体素子と前記基体とに、150℃〜400℃の温度を加え、前記第1の銀層と、前記第2の銀層とを接合させる工程とを含むことを特徴とする。
前記第Iの銀層と前記第IIの銀層が接触するように配置された前記半導体素子と前記基体とに、150℃〜400℃の温度を加え、前記第Iの銀層と、前記第IIの銀層とを接合させる工程とを含み、
前記第Iの銀層の表面の中心線平均粗さ(Ra)が、0.01μm〜0.7μmであり、かつ、
前記基板が、研磨により表面を平坦にされた基板であることを特徴とする。なお、本明細書中、言及が無いかぎり「製造方法」は、半導体装置の第1の製造方法と第2の製造方法の両方を意味する。
(第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法)
第1の実施の形態に係る半導体装置の一例を、図面を用いて説明する。図1は第1の実施の形態に係る半導体発光素子の実装状態を示す概略断面図である。半導体素子として、発光ダイオードを用いた半導体発光素子を元に説明するが、半導体発光素子以外のトランジスタ、IC、LSIなどにも本発明を適用することができる。
第2の実施の形態に係る半導体装置の一例を、図面を用いて説明する。図2は第2の実施の形態に係る半導体発光素子の実装状態を示す概略断面図である。第1の実施の形態に係る半導体装置と、ほぼ同一の構成を採るため、一部説明を省略することもある。
半導体素子として、発光ダイオードやレーザダイオードなどの半導体発光素子の他、トランジスタやIC、LSI、ツェナーダイオード、コンデンサー、受光素子なども用いることができる。
基体は、基板の表面に銀層を施している。基板としては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、酸化チタン、窒化チタンまたはこれらの混合物を含むセラミック基板、Cu、Fe、Ni、Cr、Al、Ag、Au、Tiまたはこれらの合金を含む金属基板、リードフレーム、ガラスエポキシ基板、BTレジン基板、ガラス基板、樹脂基板、紙等を用いることができる。リードフレームとしては、例えば、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、銀、金、チタン又はそれらの合金より形成される金属フレ−ムが挙げられ、銅、鉄又はそれらの合金より形成される金属フレームが好ましい。リードフレームとしては、放熱性が必要な半導体装置では銅合金、半導体素子との接合信頼性が必要な半導体装置では鉄合金であるのがより好ましい。
有機溶剤は、常温領域で半導体素子を固定でき、加熱接合後に残渣が残れなければ何でもよい。有機溶剤の沸点は100℃〜300℃であることが好ましく、接合時の加熱温度に合わせ種々選択することができる。たとえば炭素原子2〜10個(20個)を有するアルキル基と水酸基1〜3個とを有する低級アルコールから高級アルコール(例えばn-ブタノール、i-ブタノール、sec-ブタノール、t-ブタノール、n−ペンタノール、i−ペンタノール、sec−ペンタノール、t−ペンタノール、2−メチルブタノール、n−ヘキサノール、1−メチルペンタノール、2−メチルペンタノール、3−メチルペンタノール、4−メチルペンタノール、1−エチルブタノール、2−エチルブタノール、1,1−ジメチルブタノール、2,2−ジメチルブタノール、3,3−ジメチルブタノール、および1−エチル−1−メチルプロパノールなどの低級アルコールから、ノナノール、デカノールなどの高級アルコール);2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコール;炭素原子8〜20個を有する炭化水素溶媒や脂肪族溶媒(例えば、n-ヘプタン、n-オクタン、n-ノナン、n-デカン、n-テトラデカンなど);カルボキシル基、アルコキシル基、を有する溶媒(例えば、酢酸イソペンチル、酢酸2−エチルヘキシル、プロピオン酸エチルなど);芳香族溶媒(例えば、トルエン、キシレン、アニソール、フェノール、アニリン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼンなど);ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)などの中より少なくとも一つを含むことができる。
基体に実装された半導体素子を外力、埃などから保護するため、半導体装置には封止部材を用いてもよい。封止部材により、半導体発光素子からの光を効率よく外部に透過させることもできる。封止部材に使用される樹脂は、例えば、エポキシ系、フェノール系、アクリル系、ポリイミド系、シリコーン系、ウレタン系、熱可塑性系等が挙げられる。中でもシリコーン系が耐熱耐光性に優れ長寿命な半導体装置を作製できるため好ましい。気密カバー又は非気密カバーとしては無機ガラス、ポリアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリノルボルネン樹脂等により形成されたカバーが挙げられる。中でも無機ガラスが耐熱耐光性に優れ長寿命な半導体装置を作製できるため好ましい。
封止部材は、蛍光物質及びフィラー及び光拡散部材などを含有してもよい。蛍光物質としては、半導体発光素子からの光を吸収し、この光とは異なる波長の蛍光を発するものであればよく、Eu、Ce等のランタノイド系元素で主に賦活される窒化物系蛍光体または酸窒化物系蛍光体、Eu等のランタノイド系、Mn等の遷移金属系の元素により主に付活されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類ケイ酸塩蛍光体、アルカリ土類硫化物蛍光体、アルカリ土類チオガレート蛍光体、アルカリ土類窒化ケイ素蛍光体、ゲルマン酸塩蛍光体、Ce等のランタノイド系元素で主に付活される希土類アルミン酸塩蛍光体、希土類ケイ酸塩蛍光体、又はEu等のランタノイド系元素で主に賦活される有機及び無機錯体等から選ばれる少なくとも1以上であることが好ましい。蛍光物質としては、(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce、(Ca,Sr,Ba)2SiO4:Eu、(Ca,Sr)2Si5N8:Eu、CaAlSiN3:Eu、(Ca,Sr)AlSiN3:Euなどがより好ましい。
以下、実施例を用いて本発明に係る半導体装置及びその製造方法を説明する。
半導体発光素子300として、500μm×290μm×厚さ120μmのサファイアを用いた透光性無機基板310と、透光性無機基板310の上面に積層されたInGaNの半導体層320と、透光性無機基板310の下面に厚み2μmでスパッタにより形成された第2の銀層340との積層体を用いた(図3参照)。基体700として、カップ形状のアルミナセラミックス基板710と、前記アルミナセラミックス基板710の表面に高融点金属であるタングステン層720を設けたものを台座部として形成し、前記タングステン層720の表面にニッケルから形成された厚み0.1μmの第1の密着層(下地兼用)730をめっきにより形成し、前記第1の密着層(下地兼用)730の表面に厚み2μmでめっきにより形成された銀層との積層体を用いた。前記積層体は、まず深さ600μmのカップ形状となるようにアルミナセラミックス(基板710)を成形し、その表面にタングステン層720を配置し、その後、焼成して得られたアルミナセラミックス基板710のタングステン層720にニッケルメッキと銀メッキを施して第1の密着層(下地兼用)730と銀層を形成して製造した。
実施例1および2ならびに参考例1に係る半導体装置について、ダイシェア強度を測定した。ダイシェア強度は、室温で基体から半導体発光素子を剥す方向にそれぞれせん断力をかけ、剥離したときの強度を測定した。また、実施例1および参考例1に係る基体700の第1の銀層740、ならびに実施例2における基板610の第Iの銀層630について、半導体発光素子の載置前に、表面粗さをレーザー顕微鏡にて測定した。レーザー顕微鏡はキーエンス製VK-9710を使用し、20倍の対物レンズにて高繊細モードを用いて、Z軸のデータ取り込み間隔を0.1μmとして測定を行った。解析においては、ノイズ除去と傾き補正を行った後、500μm×290μmのエリアで表面粗さを算出した。表1に得られたダイシェア強度(MPa)の測定結果と十点平均粗さRaと中心線平均粗さRzの測定結果を示す。
110、210、310 透光性無機基板
120、220、320 半導体層
121、221、321 n型半導体層
122、222、322 p型半導体層
130、230、330 電極
131、231、331 n型電極
132、232、332 p型電極
530、740 第1の銀層
140、340 第2の銀層
520、730 第1の密着層(下地兼用)
630 第Iの銀層
240 第IIの銀層
500、600 基体
510、710 基板
610 研磨済み基板
620 第Iの密着層(下地兼用)
720 タングステン層
Claims (7)
- 基板と、前記基板の表面に配置された第1の銀層とを含む基体における前記第1の銀層と、第2の銀層を表面に有する半導体素子の前記第2の銀層とが接合された半導体装置の製造方法であって、
前記基板の表面に配置された凹凸のある銀層の表面に、平坦な面を有する型を配置して前記平坦な面が接触するようにし、前記型に圧力を加えて前記凹凸のある銀層の表面を平坦にして、中心線平均粗さ(Ra)が、0.01μm〜0.7μmである前記第1の銀層を得るか、および/または、
凹凸のある銀層を表面に有する半導体素子の前記凹凸のある銀層の表面に、平坦な面を有する型を配置して前記平坦な面が接触するようにし、前記型に圧力を加えて前記凹凸のある銀層の表面を平坦にして、中心線平均粗さ(Ra)が、0.01μm〜0.7μmである前記第2の銀層を得る工程と、
前記第1の銀層と前記第2の銀層が接触するように配置された前記半導体素子と前記基体とに、150℃〜400℃の温度を加え、前記第1の銀層と、前記第2の銀層とを接合させる工程とを含む半導体装置の製造方法。 - 前記基板と前記第1の銀層との間に第1の密着層が配置され、前記第1の密着層が、チタン、ニッケル、アルミニウムおよびタンタルからなる群から選択される金属から形成されている請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の銀層と、前記第2の銀層との間に、有機溶剤または水を塗布する工程をさらに含む請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
- 基板と、前記基板の表面に配置された第Iの銀層とを含む基体における前記第Iの銀層と、第IIの銀層を表面に有する半導体素子の前記第IIの銀層とが接合された半導体装置の製造方法であって、
前記第Iの銀層と前記第IIの銀層が接触するように配置された前記半導体素子と前記基体とに、150℃〜400℃の温度を加え、前記第Iの銀層と、前記第IIの銀層とを接合させる工程とを含み、
前記第Iの銀層の表面の中心線平均粗さ(Ra)が、0.01μm〜0.7μmであり、かつ、
前記基板が、研磨により表面を平坦にされた基板である半導体装置の製造方法。 - 前記基板と前記第Iの銀層との間に第Iの密着層が配置され、前記第Iの密着層が、チタン、ニッケル、アルミニウムおよびタンタルからなる群から選択される金属から形成されている請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第Iの銀層と、前記第IIの銀層との間に、有機溶剤または水を塗布する工程をさらに含む請求項4または5に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体素子は、半導体発光素子であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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