JP6709040B2 - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、熱電変換装置などの半導体装置を製造するための方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device such as a thermoelectric conversion device.

フルスケルトンタイプの熱電変換装置およびハーフスケルトンタイプの熱電変換装置が知られている。両タイプの熱電変換装置は、サンドウィッチタイプの熱電変換装置とくらべて信頼性に優れる。サンドウィッチタイプは、一対の基板の線膨張差により破損が起こるおそれがあるが、フルスケルトンタイプは基板を有さず、ハーフスケルトンタイプは基板を一枚だけ有するからである。 A full skeleton type thermoelectric conversion device and a half skeleton type thermoelectric conversion device are known. Both types of thermoelectric converters are more reliable than sandwich type thermoelectric converters. This is because the sandwich type may break due to the difference in linear expansion between the pair of substrates, but the full skeleton type has no substrate and the half skeleton type has only one substrate.

ところで、特許文献１は、仮基板に固定された上部電極と絶縁板に設けられた下部電極との間に熱電材料を配置し、はんだづけし、仮基板を除去する方法により熱電モジュールを得る方法を開示している。この熱電モジュールは、絶縁板と、絶縁板に設けられた下部電極と、下部電極に固定された熱電材料とからなる。 By the way, Patent Document 1 discloses a method of obtaining a thermoelectric module by arranging a thermoelectric material between an upper electrode fixed to a temporary substrate and a lower electrode provided on an insulating plate, soldering, and removing the temporary substrate. Disclosure. This thermoelectric module includes an insulating plate, a lower electrode provided on the insulating plate, and a thermoelectric material fixed to the lower electrode.

特開平１１−３０７８２５号公報JP-A-11-307825

本発明の目的は、スケルトンタイプ―フルスケルトンタイプまたはハーフスケルトンタイプ―の半導体装置を製造するための新規な方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a novel method for manufacturing a semiconductor device of skeleton type-full skeleton type or half skeleton type.

本発明は、第１キャリア上に配置された第１電極に半導体素子の第１端を第１接合部材で固定する工程と、第２キャリア上に配置された第２電極に半導体素子の第２端を第２接合部材で固定する工程と、第１キャリアおよび第２キャリアの少なくともどちらかを消失させる工程とを含む半導体装置の製造方法に関する。第１キャリアおよび第２キャリアの少なくともどちらかを消失させる工程を採用しているので、スケルトンタイプの半導体装置を製造できる。消失工程を採用しているので、第１または第２キャリアを剥離する工程を省くことができる。 The present invention comprises a step of fixing a first end of a semiconductor element to a first electrode arranged on a first carrier with a first bonding member, and a step of fixing a second electrode of the semiconductor element on a second electrode arranged on a second carrier. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, which includes a step of fixing an end with a second bonding member and a step of eliminating at least one of a first carrier and a second carrier. Since the step of eliminating at least one of the first carrier and the second carrier is adopted, a skeleton type semiconductor device can be manufactured. Since the disappearance step is adopted, the step of peeling the first or second carrier can be omitted.

本発明はまた、第１キャリア上に配置された第１電極に半導体素子の第１端を第１接合部材で固定する工程と、第２キャリア上に配置された第２電極に半導体素子の第２端を第２接合部材で固定する工程と、第１キャリアおよび第２キャリアの少なくともどちらかを剥離する工程とを含む半導体装置の製造方法に関する。第１キャリアおよび第２キャリアの少なくともどちらかを剥離する工程を採用しているので、スケルトンタイプの半導体装置を製造できる。 The present invention also provides a step of fixing the first end of the semiconductor element to the first electrode arranged on the first carrier with a first bonding member, and a step of fixing the first electrode of the semiconductor element to the second electrode arranged on the second carrier. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a step of fixing two ends with a second bonding member and a step of peeling at least one of the first carrier and the second carrier. Since the step of peeling at least one of the first carrier and the second carrier is adopted, a skeleton type semiconductor device can be manufactured.

実施形態１に係る方法における焼結工程の概略断面図である。3 is a schematic cross-sectional view of a sintering step in the method according to Embodiment 1. FIG. 第１電極搭載支持体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of a 1st electrode mounting support body. 第１電極搭載支持体の製造工程の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of a 1st electrode mounting support body. 第１電極搭載支持体の製造工程の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of a 1st electrode mounting support body. 第１電極搭載支持体の製造工程の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of a 1st electrode mounting support body. 第１電極搭載支持体の製造工程の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of a 1st electrode mounting support body. 第１電極搭載支持体の製造工程の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of a 1st electrode mounting support body. 第１電極搭載支持体の製造工程の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of a 1st electrode mounting support body. 第１電極搭載支持体の製造工程の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of a 1st electrode mounting support body. 第１電極搭載支持体の製造工程の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of a 1st electrode mounting support body. 第１キャリア固定後における第１電極搭載支持体の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the 1st electrode mounting support body after fixing a 1st carrier. 第１電極搭載キャリアの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the 1st electrode mounting carrier. 第２電極搭載キャリアの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of a 2nd electrode mounting carrier. 第１チップの製造工程の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of a 1st chip. 第１チップの製造工程の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of a 1st chip. 第２チップの製造工程の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of a 2nd chip. 第２チップの製造工程の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of a 2nd chip. 合同体の製造工程の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of a congruent body. 合同体の製造工程の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the manufacturing process of a congruent body. 焼結工程の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of a sintering process. 半導体装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of a semiconductor device. 変形例３における第１チップの製造工程の概略断面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the manufacturing process of the first chip in Modification 3; 変形例４における第２チップの製造工程の概略断面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the manufacturing process of the second chip in Modification 4.

以下に実施形態を掲げ、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments.

［実施形態１］
図１に示すように、実施形態１に係る半導体装置の製造方法は、第１キャリア１１３上に配置された第１電極１１２ａに半導体素子１５１の第１端を第１接合部材１５２で固定する工程と、第２キャリア１２３上に配置された第２電極１２２ａに半導体素子１５１の第２端を第２接合部材１５３で固定する工程と、第１キャリア１１３および第２キャリア１２３を消失させる工程とを含む。消失工程を採用しているので、第１キャリア１１３および第２キャリア１２３を剥離する工程を省くことができる。実施形態１に係る半導体装置の製造方法は、第１接合部材１５２および第２接合部材１５３の焼結を開始する工程をさらに含む。具体的には、合同体１９を加熱することにより焼結を開始し、第１キャリア１１３および第２キャリア１２３を消失させる。 [Embodiment 1]
As shown in FIG. 1, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment, a step of fixing a first end of a semiconductor element 151 to a first electrode 112 a arranged on a first carrier 113 with a first bonding member 152. And a step of fixing the second end of the semiconductor element 151 to the second electrode 122a arranged on the second carrier 123 with the second bonding member 153, and a step of eliminating the first carrier 113 and the second carrier 123. Including. Since the disappearance step is adopted, the step of peeling the first carrier 113 and the second carrier 123 can be omitted. The method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment further includes a step of starting the sintering of the first bonding member 152 and the second bonding member 153. Specifically, the congruent body 19 is heated to start sintering, and the first carrier 113 and the second carrier 123 are made to disappear.

図２に示すように、第１電極搭載支持体１１０を準備する。第１電極搭載支持体１１０は、第１支持体１１１および第１支持体１１１上に設けられた第１電極１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ（以下、「第１電極１１２」と総称することがある。）を含む。第１支持体１１１はたとえばステンレス鋼（ＳＵＳ）板などの金属板である。ＳＵＳ板が第１電極１１２からはがれやすいため好ましい。第１支持体１１１の両面は第１面と第１面に対向した第２面で定義できる。第１電極１１２は、たとえば銅などの金属などからなる。第１電極搭載支持体１１０を得るために、図３Ａに示すようにフィルム１１４を準備し、図３Ｂに示すようにトムソン刃、レーザーなどでフィルム１１４に開口部を形成し、図３Ｃに示すようにフィルム１１４を第１支持体１１１の第１面上に配置し、図３Ｄに示すように第１支持体１１１の第２面上にフィルム１１５を必要に応じて配置し、図３Ｅに示すように電気めっき法で第１支持体１１１の第１面に第１電極１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを形成する手順を採用できる。いっぽう、第１電極搭載支持体１１０を得るために、図４Ａに示すように第１支持体１１１の第１面上に感光性樹脂フィルム１１７を配置し、第１支持体１１１の第２面上にフィルム１１８を必要に応じて配置し、図４Ｂに示すように感光性樹脂フィルム１１７に選択的に光をあて現像し、図４Ｃに示すように電気めっき法で第１支持体１１１の第１面に第１電極１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを形成する手順を採用することもできる。 As shown in FIG. 2, the first electrode mounting support 110 is prepared. The 1st electrode mounting support body 110 and the 1st electrode 112a, 112b, 112c provided on the 1st support body 111 and the 1st support body 111 (henceforth a "first electrode 112" may be generically called.). including. The first support 111 is, for example, a metal plate such as a stainless steel (SUS) plate. The SUS plate is preferable because it is easily peeled off from the first electrode 112. Both surfaces of the first support 111 can be defined by a first surface and a second surface facing the first surface. The first electrode 112 is made of, for example, a metal such as copper. In order to obtain the first electrode mounting support 110, a film 114 is prepared as shown in FIG. 3A, an opening is formed in the film 114 with a Thomson blade, a laser or the like as shown in FIG. 3B, and as shown in FIG. 3C. A film 114 on the first surface of the first support 111, and a film 115 on the second surface of the first support 111 as shown in FIG. 3D, as shown in FIG. 3E. In addition, a procedure of forming the first electrodes 112a, 112b, 112c on the first surface of the first support 111 by electroplating can be adopted. On the other hand, in order to obtain the first electrode mounting support 110, a photosensitive resin film 117 is disposed on the first surface of the first support 111 as shown in FIG. The film 118 is disposed on the first support 111 as needed, and the photosensitive resin film 117 is selectively exposed to light as shown in FIG. 4B to be developed. Then, as shown in FIG. A procedure of forming the first electrodes 112a, 112b, 112c on the surface can also be adopted.

図５に示すように、第１電極１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃに第１キャリア１１３を固定する。第１キャリア１１３は、熱で分解する性質を有する。すなわち、焼結の熱で消失する性質を第１キャリア１１３は有する。第１キャリア１１３は熱分解を起こす樹脂などからなる。たとえばアクリル樹脂やポリカーボネートである。第１キャリア１１３はたとえば板状、シート状、フィルム状をなすことができる。 As shown in FIG. 5, the first carrier 113 is fixed to the first electrodes 112a, 112b, 112c. The first carrier 113 has a property of being decomposed by heat. That is, the first carrier 113 has the property of disappearing due to the heat of sintering. The first carrier 113 is made of a resin that causes thermal decomposition. For example, acrylic resin or polycarbonate. The first carrier 113 can have, for example, a plate shape, a sheet shape, or a film shape.

図６に示すように、第１支持体１１１を第１電極１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃからはがし、第１電極搭載キャリア１１を得る。第１電極搭載キャリア１１は、第１キャリア１１３および第１キャリア１１３上に配置された第１電極１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを含む。 As shown in FIG. 6, the first support 111 is peeled off from the first electrodes 112a, 112b, 112c to obtain the first electrode mounting carrier 11. The first electrode mounting carrier 11 includes a first carrier 113 and first electrodes 112a, 112b, 112c arranged on the first carrier 113.

図７に示すように、第２電極搭載キャリア１２を準備する。第２電極搭載キャリア１２は、第２キャリア１２３および第２キャリア１２３上に配置された第２電極１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ（以下、「第２電極１２２」と総称することがある。）を含む。第２キャリア１２３の組成の説明は省略する。第２キャリア１２３の組成は第１キャリア１１３の組成と同様だからである。第２電極１２２は、たとえば銅などの金属などからなる。第２電極搭載キャリア１２は、第１電極搭載キャリア１１の作製方法と同様の方法で作製できる。 As shown in FIG. 7, the second electrode mounting carrier 12 is prepared. The second electrode mounting carrier 12 includes a second carrier 123 and second electrodes 122a, 122b, 122c (hereinafter, sometimes collectively referred to as “second electrode 122”) arranged on the second carrier 123. The description of the composition of the second carrier 123 is omitted. This is because the composition of the second carrier 123 is similar to that of the first carrier 113. The second electrode 122 is made of, for example, a metal such as copper. The second electrode mounting carrier 12 can be manufactured by a method similar to the manufacturing method of the first electrode mounting carrier 11.

図８に示すように、プレス前積層体１４を準備する。プレス前積層体１４は、第１半導体ウエハ１４１、第１ダイシング前接合部材１４２および第２ダイシング前接合部材１４３を含む。第１半導体ウエハ１４１の両面は、第１主面と第１主面に対向した第２主面とで定義される。第１半導体ウエハ１４１の第１主面上に第１ダイシング前接合部材１４２は位置する。第１ダイシング前接合部材１４２は、加熱により焼結体となる性質を有する。第１ダイシング前接合部材１４２はシート状をなす。第１半導体ウエハ１４１の第２主面上に第２ダイシング前接合部材１４３は位置する。第２ダイシング前接合部材１４３は、加熱により焼結体となる性質を有する。第２ダイシング前接合部材１４３はシート状をなす。プレス前積層体１４をプレスすることにより積層体を得る。具体的には、実質的に平行な一対の平板９１１、９１２でプレス前積層体１４に力を加えながらプレス前積層体１４を加熱することにより積層体を得る。温度はたとえば２３℃〜１５０℃、好ましくは４０℃〜９０℃である。積層体は、第１半導体ウエハ１４１と、第１半導体ウエハ１４１の第１主面に固定された第１ダイシング前接合部材１４２と、第１半導体ウエハ１４１の第２主面に固定された第２ダイシング前接合部材１４３とを含む。 As shown in FIG. 8, a pre-press laminate 14 is prepared. The pre-press laminated body 14 includes a first semiconductor wafer 141, a first pre-dicing bonding member 142, and a second pre-dicing bonding member 143. Both surfaces of the first semiconductor wafer 141 are defined by a first main surface and a second main surface facing the first main surface. The first pre-dicing bonding member 142 is located on the first main surface of the first semiconductor wafer 141. The first pre-dicing bonding member 142 has a property of becoming a sintered body by heating. The first pre-dicing joining member 142 has a sheet shape. The second pre-dicing bonding member 143 is located on the second main surface of the first semiconductor wafer 141. The second pre-dicing bonding member 143 has a property of becoming a sintered body by heating. The second pre-dicing joining member 143 has a sheet shape. A laminate is obtained by pressing the laminate 14 before pressing. Specifically, a laminate is obtained by heating the pre-press laminate 14 while applying force to the pre-press laminate 14 with a pair of substantially parallel flat plates 911 and 912. The temperature is, for example, 23°C to 150°C, preferably 40°C to 90°C. The stacked body includes a first semiconductor wafer 141, a first pre-dicing bonding member 142 fixed to the first main surface of the first semiconductor wafer 141, and a second semiconductor wafer 141 fixed to the second main surface of the first semiconductor wafer 141. And a joining member 143 before dicing.

図９に示すように、積層体をダイシングすることにより第１チップ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ（以下、「第１チップ１５」と総称することがある。）を形成する。具体的には、積層体をダイシングシートに固定し、積層体をダイシングブレードなどで切断する。各第１チップ１５は、第１半導体素子１５１、第１接合部材１５２および第２接合部材１５３を含む。第１半導体素子１５１は第１導電型の熱電変換素子である。たとえばＢｉ２Ｔｅ３系、酸化物半導体系、シリサイド系、スクッテルダイト系、ホイスラー系、炭素・高分子材料系などの半導体素子を使用できる。第１半導体素子１５１の両端は、第１端と第１端に対向した第２端とで定義される。第１半導体素子１５１の第１端に第１接合部材１５２は固定されている。第１半導体素子１５１の第２端に第２接合部材１５３は固定されている。 As shown in FIG. 9, the first chip 15a, 15b, 15c, 15d, 15e (hereinafter, may be collectively referred to as “first chip 15”) is formed by dicing the laminated body. Specifically, the laminated body is fixed to a dicing sheet, and the laminated body is cut with a dicing blade or the like. Each first chip 15 includes a first semiconductor element 151, a first joining member 152, and a second joining member 153. The first semiconductor element 151 is a thermoelectric conversion element of the first conductivity type. For example, Bi 2 Te 3 based, oxide semiconductor based, silicide based, skutterudite based, Heusler based, carbon/polymer material based semiconductor elements and the like can be used. Both ends of the first semiconductor element 151 are defined by a first end and a second end facing the first end. The first joining member 152 is fixed to the first end of the first semiconductor element 151. The second joining member 153 is fixed to the second end of the first semiconductor element 151.

図１０に示すように、プレス前積層体１６を準備する。プレス前積層体１６は、第２半導体ウエハ１６１、第１ダイシング前接合部材１６２および第２ダイシング前接合部材１６３を含む。第２半導体ウエハ１６１の両面は、第１主面と第１主面に対向した第２主面とで定義される。第２半導体ウエハ１６１の第１主面上に第１ダイシング前接合部材１６２は位置する。第１ダイシング前接合部材１６２は、加熱により焼結体となる性質を有する。第１ダイシング前接合部材１６２はシート状をなす。第２半導体ウエハ１６１の第２主面上に第２ダイシング前接合部材１６３は位置する。第２ダイシング前接合部材１６３は、加熱により焼結体となる性質を有する。第２ダイシング前接合部材１６３はシート状をなす。プレス前積層体１６をプレスすることにより積層体を得る。具体的には、実質的に平行な一対の平板９１１、９１２でプレス前積層体１６に力を加えながらプレス前積層体１６を加熱することにより積層体を得る。温度はたとえば２３℃〜１５０℃、好ましくは４０℃〜９０℃である。積層体は、第２半導体ウエハ１６１と、第２半導体ウエハ１６１の第１主面に固定された第１ダイシング前接合部材１６２と、第２半導体ウエハ１６１の第２主面に固定された第２ダイシング前接合部材１６３とを含む。 As shown in FIG. 10, a pre-press laminated body 16 is prepared. The pre-press laminated body 16 includes a second semiconductor wafer 161, a first pre-dicing bonding member 162, and a second pre-dicing bonding member 163. Both surfaces of the second semiconductor wafer 161 are defined by the first main surface and the second main surface facing the first main surface. The first pre-dicing bonding member 162 is located on the first main surface of the second semiconductor wafer 161. The first pre-dicing bonding member 162 has a property of becoming a sintered body by heating. The first joining member before dicing 162 has a sheet shape. The second pre-dicing bonding member 163 is located on the second main surface of the second semiconductor wafer 161. The second pre-dicing bonding member 163 has a property of becoming a sintered body by heating. The second pre-dicing joining member 163 has a sheet shape. A laminate is obtained by pressing the laminate 16 before pressing. Specifically, a laminated body is obtained by heating the pre-press laminated body 16 while applying force to the pre-press laminated body 16 with a pair of substantially parallel flat plates 911 and 912. The temperature is, for example, 23°C to 150°C, preferably 40°C to 90°C. The stacked body includes a second semiconductor wafer 161, a first pre-dicing bonding member 162 fixed to the first main surface of the second semiconductor wafer 161, and a second semiconductor wafer 161 fixed to the second main surface of the second semiconductor wafer 161. And a joining member 163 before dicing.

図１１に示すように、積層体をダイシングすることにより第２チップ１７ａ、１７ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ（以下、「第２チップ１７」と総称することがある。）を形成する。具体的には、積層体をダイシングシートに固定し、積層体をダイシングブレードなどで切断する。各第２チップ１７は、第２半導体素子１７１、第１接合部材１７２および第２接合部材１７３を含む。第２半導体素子１７１は第２導電型の熱電変換素子である。たとえばＢｉ２Ｔｅ３系、酸化物半導体系、シリサイド系、スクッテルダイト系、ホイスラー系、炭素・高分子材料系などの半導体素子を使用できる。第２半導体素子１７１の両端は、第１端と第１端に対向した第２端とで定義される。第２半導体素子１７１の第１端に第１接合部材１７２は固定されている。第２半導体素子１７１の第２端に第２接合部材１７３は固定されている。 As shown in FIG. 11, the second chip 17a, 17b, 11c, 11d, 11e (hereinafter sometimes collectively referred to as "second chip 17") is formed by dicing the laminated body. Specifically, the laminated body is fixed to a dicing sheet, and the laminated body is cut with a dicing blade or the like. Each second chip 17 includes a second semiconductor element 171, a first joining member 172, and a second joining member 173. The second semiconductor element 171 is a second conductivity type thermoelectric conversion element. For example, a Bi 2 Te 3 based, oxide semiconductor based, silicide based, skutterudite based, Heusler based, carbon/polymer material based semiconductor element or the like can be used. Both ends of the second semiconductor element 171 are defined by a first end and a second end facing the first end. The first joining member 172 is fixed to the first end of the second semiconductor element 171. The second joining member 173 is fixed to the second end of the second semiconductor element 171.

図１２に示すように、第１電極１１２ａの第１領域に第１チップ１５ａを圧着する。すなわち、第１電極１１２ａの第１領域に第１半導体素子１５１の第１端を第１接合部材１５２で固定する。圧着は、たとえば２３℃〜１５０℃、好ましくは４０℃〜９０℃でおこなう。この後に、第１電極１１２ｂの第１領域に第１チップ１５ｂを圧着し、第１電極１１２ｃの第１領域に第１チップ１５ｃを圧着する。第１チップ１５は第１電極１１２に固定されているので、位置ずれを起こしにくい。 As shown in FIG. 12, the first chip 15a is pressure-bonded to the first region of the first electrode 112a. That is, the first end of the first semiconductor element 151 is fixed to the first region of the first electrode 112a by the first bonding member 152. The pressure bonding is performed, for example, at 23°C to 150°C, preferably 40°C to 90°C. Then, the first chip 15b is pressure-bonded to the first region of the first electrode 112b, and the first chip 15c is pressure-bonded to the first region of the first electrode 112c. Since the first chip 15 is fixed to the first electrode 112, it is unlikely to be displaced.

第１電極１１２ａの第２領域に第２チップ１７ａを圧着する。すなわち、第１電極１１２ａの第２領域に第２半導体素子１７１の第１端を第１接合部材１７２で固定する。圧着は、たとえば２３℃〜１５０℃、好ましくは４０℃〜９０℃でおこなう。この後に、第１電極１１２ｂの第２領域に第２チップ１７ｂを圧着する。第２チップ１７は第１電極１１２に固定されているので、位置ずれを起こしにくい。 The second chip 17a is pressure-bonded to the second region of the first electrode 112a. That is, the first end of the second semiconductor element 171 is fixed to the second region of the first electrode 112a by the first bonding member 172. The pressure bonding is performed, for example, at 23°C to 150°C, preferably 40°C to 90°C. After this, the second chip 17b is pressure-bonded to the second region of the first electrode 112b. Since the second chip 17 is fixed to the first electrode 112, it is unlikely to be displaced.

図１３に示すように、第１電極搭載キャリア１１と複数の第１チップ１５と複数の第２チップ１７とからなる集合物に第２電極搭載キャリア１２を圧着する。圧着は、たとえば２３℃〜１５０℃、好ましくは４０℃〜９０℃でおこなう。圧着により得られた合同体１９は、第１キャリア１１３と、第２キャリア１２３と、第１チップ１５ａと、第２チップ１５ｂと、第１電極１１２ａと、第２電極１２２ａ、１２２ｂとを含む。第１チップ１５ａは、第１電極１１２ａの第１領域と第２電極１２２ａとを接続している。第２チップ１７ａは、第１電極１１２ａの第２領域と第２電極１２２ｂとを接続している。 As shown in FIG. 13, the second electrode mounting carrier 12 is pressure-bonded to an assembly including the first electrode mounting carrier 11, the plurality of first chips 15 and the plurality of second chips 17. The pressure bonding is performed, for example, at 23°C to 150°C, preferably 40°C to 90°C. The combined body 19 obtained by pressure bonding includes the first carrier 113, the second carrier 123, the first chip 15a, the second chip 15b, the first electrode 112a, and the second electrodes 122a and 122b. The first chip 15a connects the first region of the first electrode 112a and the second electrode 122a. The second chip 17a connects the second region of the first electrode 112a and the second electrode 122b.

図１４に示すように、第１接合部材１５２、１７２および第２接合部材１５３、１７３の焼結をおこなう。具体的には、実質的に平行な一対の平板９２１、９２２で合同体１９に力を加えながら合同体１９を加熱する。焼結温度の下限はたとえば１８０℃、２００℃である。焼結温度の上限はたとえば３５０℃、４００℃である。焼結をおこなう工程において、第１キャリア１１３および第２キャリア１２３の分解が起き、第１キャリア１１３および第２キャリア１２３は消失する。 As shown in FIG. 14, the first joining members 152 and 172 and the second joining members 153 and 173 are sintered. Specifically, the congruent body 19 is heated while applying a force to the congruent body 19 with a pair of substantially parallel flat plates 921 and 922. The lower limit of the sintering temperature is, for example, 180°C and 200°C. The upper limit of the sintering temperature is, for example, 350°C or 400°C. In the step of sintering, the first carrier 113 and the second carrier 123 are decomposed, and the first carrier 113 and the second carrier 123 disappear.

図１５に示すように、以上の方法により得られた半導体装置は、第１電極１１２ａ、第２電極１２２ａおよび第１半導体素子１５１を含む。半導体装置は、第１焼結後接合部材１５６および第２焼結後接合部材１５７をさらに含む。第１焼結後接合部材１５６が、第１半導体素子１５１の第１端と第１電極１１２ａの第１領域とを接続している。第２焼結後接合部材１５７が、第１半導体素子１５１の第２端と第２電極１２２ａとを接続している。半導体装置は、第２半導体素子１７１および第２電極１２２ｂをさらに含む。半導体装置は、第１焼結後接合部材１７６および第２焼結後接合部材１７７をさらに含む。第１焼結後接合部材１７６が、第２半導体素子１７１の第１端と第１電極１１２ａの第２領域とを接続している。第２焼結後接合部材１７７が、第２半導体素子１７１の第２端と第２電極１２２ｂとを接続している。半導体装置はたとえば熱電変換装置として使用できる。具体的にはスケルトンタイプの熱電変換装置である。なお、第１半導体素子１５１がｐ型半導体素子であるときは第２半導体素子１７１がｎ型である。第１半導体素子１５１がｎ型であるときは第２半導体素子１７１がｐ型である。 As shown in FIG. 15, the semiconductor device obtained by the above method includes the first electrode 112a, the second electrode 122a, and the first semiconductor element 151. The semiconductor device further includes a first post-sintering joining member 156 and a second post-sintering joining member 157. The first post-sintering bonding member 156 connects the first end of the first semiconductor element 151 and the first region of the first electrode 112a. The second post-sintering joining member 157 connects the second end of the first semiconductor element 151 and the second electrode 122a. The semiconductor device further includes a second semiconductor element 171 and a second electrode 122b. The semiconductor device further includes a first post-sintering joining member 176 and a second post-sintering joining member 177. The first post-sintering joining member 176 connects the first end of the second semiconductor element 171 and the second region of the first electrode 112a. The second post-sintering joining member 177 connects the second end of the second semiconductor element 171 and the second electrode 122b. The semiconductor device can be used, for example, as a thermoelectric conversion device. Specifically, it is a skeleton type thermoelectric conversion device. When the first semiconductor element 151 is a p-type semiconductor element, the second semiconductor element 171 is an n-type. When the first semiconductor element 151 is n-type, the second semiconductor element 171 is p-type.

以下では、第１接合部材１５２、１７２および第２接合部材１５３、１７３を「接合部材」と総称する。接合部材は、加熱により焼結体となる性質を有する。接合部材は、焼結で熱分解する性質を有するバインダー（以下、「熱分解性バインダー」という。）と、金属系化合物の粒子とを含む。接合部材は、１００℃〜３５０℃の沸点を有するバインダー（以下、「低沸点バインダー」という。）をさらに含む。 Hereinafter, the first joining members 152 and 172 and the second joining members 153 and 173 are collectively referred to as “joining member”. The joining member has a property of becoming a sintered body by heating. The joining member includes a binder having a property of thermally decomposing upon sintering (hereinafter, referred to as “pyrolytic binder”) and particles of a metal-based compound. The joining member further includes a binder having a boiling point of 100° C. to 350° C. (hereinafter, referred to as “low boiling point binder”).

熱分解性バインダーはたとえば、大気雰囲気下において昇温速度１０℃／ｍｉｎで２３℃から４００℃まで昇温した後の炭素濃度が１５重量％以下を示す―という性質を有する。炭素濃度は、エネルギー分散型Ｘ線分析により測定できる。熱分解性バインダーは、好ましくは２３℃で固形をなす。２３℃で固形をなすと、接合部材の成形が容易である。熱分解性バインダーはたとえばポリカーボネート、アクリルポリマー、エチルセルロース、ポリビニルアルコールなどである。１種または２種以上の熱分解性バインダーを接合部材は含むことができる。 The thermally decomposable binder has, for example, the property that the carbon concentration after heating from 23° C. to 400° C. at a heating rate of 10° C./min in the air atmosphere is 15% by weight or less. The carbon concentration can be measured by energy dispersive X-ray analysis. The thermally decomposable binder preferably becomes solid at 23°C. When it is solid at 23° C., the joining member can be easily molded. The heat decomposable binder is, for example, polycarbonate, acrylic polymer, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol or the like. The joining member may include one or more heat decomposable binders.

金属系化合物の粒子の平均粒子径の下限はたとえば０．０５ｎｍ、０．１ｎｍ、１ｎｍである。金属系化合物の粒子の平均粒子径の上限はたとえば１０００ｎｍ、１００ｎｍである。粒度分布測定装置(日機装製のマイクロトラックＨＲＡ)を用い標準モードで測定することにより求められるＤ５０データを平均粒子径とする。金属系化合物は、たとえば銀、銅、酸化銀、酸化銅などである。これらは有機化合物などで覆われていることがある。１種または２種以上の金属粒子を接合部材は含むことができる。 The lower limit of the average particle size of the particles of the metal-based compound is, for example, 0.05 nm, 0.1 nm, and 1 nm. The upper limit of the average particle diameter of the particles of the metal-based compound is, for example, 1000 nm and 100 nm. The D50 data obtained by measuring in a standard mode using a particle size distribution analyzer (Microtrac HRA manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) is taken as the average particle size. The metal-based compound is, for example, silver, copper, silver oxide, copper oxide or the like. These may be covered with an organic compound or the like. The joining member may include one or more kinds of metal particles.

低沸点バインダーは、好ましくは２３℃で液状をなす。低沸点バインダーはたとえば、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、１−デカノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、α−テルピネオール、1,6-ヘキサンジオール、イソボルニルシクロヘキサノール（ＭＴＰＨ）などの一価及び多価アルコール類、エチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールフェニルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールイソブチルエーテル、ジエチレングリコールヘキシルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、プロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、エチレングリコールブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールブチエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート（ＤＰＭＡ）などである。１種または２種以上の低沸点バインダーを接合部材は含むことができる。 The low boiling point binder is preferably liquid at 23°C. The low boiling point binder is, for example, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, 1-decanol, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, α-terpineol, 1,6-hexanediol, isobornyl cyclohexanol (MTPH), etc. Monohydric and polyhydric alcohols, ethylene glycol butyl ether, ethylene glycol phenyl ether, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol ethyl ether, diethylene glycol butyl ether, diethylene glycol isobutyl ether, diethylene glycol hexyl ether, triethylene glycol methyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, Diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, diethylene glycol isopropyl methyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol butyl methyl ether, propylene glycol propyl ether, dipropylene glycol methyl ether, dipropylene glycol ethyl ether, dipropylene glycol propyl ether, di Ethers such as propylene glycol butyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol methyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol ethyl ether acetate, ethylene glycol butyl ether acetate, diethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol butyl ether acetate, dipropylene glycol methyl ether For example, acetate (DPMA). The joining member may include one or more low boiling point binders.

（変形例１）
変形例１において、合同体１９を加熱する工程で第１キャリア１１３は消失しない。変形例１では、焼結をおこなう工程の後に第１キャリア１１３を第１電極１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃからはく離する。 (Modification 1)
In Modification 1, the first carrier 113 does not disappear in the step of heating the combined body 19. In the first modification, the first carrier 113 is peeled off from the first electrodes 112a, 112b, 112c after the step of performing the sintering.

（変形例２）
変形例２において、合同体１９を加熱する工程で第２キャリア１２３は消失しない。変形例２では、焼結をおこなう工程の後に第２キャリア１２３を第２電極１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃからはく離する。 (Modification 2)
In Modification 2, the second carrier 123 does not disappear in the step of heating the combined body 19. In the second modification, the second carrier 123 is separated from the second electrodes 122a, 122b, 122c after the step of performing the sintering.

（変形例３）
図１６に示すように、変形例３では、プレス前積層体１４は、第１はく離ライナー１４６および第２はく離ライナー１４７をさらに含む。第１はく離ライナー１４６と第２はく離ライナー１４７との間に第１半導体ウエハ１４１、第１ダイシング前接合部材１４２および第２ダイシング前接合部材１４３が位置する。第１ダイシング前接合部材１４２が平板９１１に付着することを第１はく離ライナー１４６は防止している。第２ダイシング前接合部材１４３が平板９１２に付着することを第２はく離ライナー１４７は防止している。 (Modification 3)
As shown in FIG. 16, in Modification Example 3, the pre-press laminate 14 further includes a first release liner 146 and a second release liner 147. The first semiconductor wafer 141, the first pre-dicing bonding member 142, and the second pre-dicing bonding member 143 are located between the first release liner 146 and the second release liner 147. The first release liner 146 prevents the first pre-dicing joining member 142 from adhering to the flat plate 911. The second release liner 147 prevents the second pre-dicing joining member 143 from adhering to the flat plate 912.

（変形例４）
図１７に示すように、変形例４では、プレス前積層体１６は、第１はく離ライナ１６６ーおよび第２はく離ライナー１６７をさらに含む。第１はく離ライナー１６６と第２はく離ライナー１６７との間に第２半導体ウエハ１６１、第１ダイシング前接合部材１６２および第２ダイシング前接合部材１６３が位置する。 (Modification 4)
As shown in FIG. 17, in Modification Example 4, the pre-press laminate 16 further includes a first release liner 166 and a second release liner 167. The second semiconductor wafer 161, the first pre-dicing bonding member 162, and the second pre-dicing bonding member 163 are located between the first release liner 166 and the second release liner 167.

（変形例５）
変形例５において、第２接合部材１５３、１７３は、加熱により焼結体となる性質を有さない。 (Modification 5)
In the modified example 5, the second joining members 153 and 173 do not have the property of becoming a sintered body by heating.

（そのほかの変形例）
変形例１〜変形例５などは、任意に組み合わせることができる。たとえば変形例１〜２を同時に組み合わせることができる。変形例１〜２に係る半導体装置の製造方法は、第１キャリア１１３上に配置された第１電極１１２ａに半導体素子１５１の第１端を第１接合部材１５２で固定する工程と、第２キャリア１２３上に配置された第２電極１２２ａに半導体素子１５１の第２端を第２接合部材１５３で固定する工程と、第１キャリア１１３および第２キャリア１２３の少なくともどちらかを剥離する工程とを含む。 (Other modifications)
Modifications 1 to 5 and the like can be arbitrarily combined. For example, the modified examples 1 and 2 can be combined at the same time. The method for manufacturing a semiconductor device according to Modifications 1 and 2 includes a step of fixing the first end of the semiconductor element 151 to the first electrode 112a arranged on the first carrier 113 with the first bonding member 152, and a second carrier. The method includes a step of fixing the second end of the semiconductor element 151 to the second electrode 122a arranged on the 123 with the second bonding member 153, and a step of peeling at least one of the first carrier 113 and the second carrier 123. ..

１１ 第１電極搭載キャリア
１１２ 第１電極
１１３ 第１キャリア
１２ 第２電極搭載キャリア
１２２ 第２電極
１２３ 第２キャリア
１５ 第１チップ
１５１ 第１半導体素子
１５２ 第１接合部材
１５３ 第２接合部材
１５６ 第１焼結後接合部材
１５７ 第２焼結後接合部材
１７ 第２チップ
１７１ 第２半導体素子
１７２ 第１接合部材
１７３ 第２接合部材
１７６ 第１焼結後接合部材
１７７ 第２焼結後接合部材
11 1st electrode mounting carrier 112 1st electrode 113 1st carrier 12 2nd electrode mounting carrier 122 2nd electrode 123 2nd carrier 15 1st chip 151 1st semiconductor element 152 1st joining member 153 2nd joining member 156 1st Post-sintering joining member 157 Second post-sintering joining member 17 Second chip 171 Second semiconductor element 172 First joining member 173 Second joining member 176 First post-sintering joining member 177 Second post-sintering joining member

Claims (6)

第１キャリア上に配置された第１電極に半導体素子の第１端を第１接合部材で固定する工程と、
第２キャリア上に配置された第２電極に前記半導体素子の第２端を第２接合部材で固定する工程と、
前記第１キャリアおよび前記第２キャリアの少なくともどちらかを加熱で消失させる工程と
を含む半導体装置の製造方法。 Fixing the first end of the semiconductor element to the first electrode arranged on the first carrier with a first bonding member;
Fixing the second end of the semiconductor element to a second electrode arranged on the second carrier with a second bonding member;
The method of manufacturing a semiconductor device including a degree Engineering to eliminate at least one of said first carrier and said second carrier by heating. 前記第１キャリアおよび前記第１キャリア上に配置された前記第１電極を含む第１電極搭載キャリアを形成する工程をさらに含み、
前記第１電極搭載キャリアを形成する工程は、第１支持体上に前記第１電極を形成するステップ、前記第１電極に前記第１キャリアを固定するステップおよび前記第１電極に前記第１キャリアを固定するステップの後に前記第１支持体を前記第１電極からはがすステップを含む
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。 Further comprising forming a first electrode-carrying carrier including the first carrier and the first electrode disposed on the first carrier,
The step of forming the first electrode-carrying carrier includes forming the first electrode on a first support, fixing the first carrier to the first electrode, and forming the first carrier on the first electrode. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of peeling off the first support body from the first electrode after the step of fixing the. 第１主面、および前記第１主面とは反対側に位置する第２主面を有する第１半導体ウエハと、前記第１半導体ウエハの前記第１主面に固定された第１ダイシング前接合部材と、前記第１半導体ウエハの前記第２主面に固定された第２ダイシング前接合部材とを含む積層体をダイシングすることによって、前記半導体素子、前記半導体素子の前記第１端に固定された前記第１接合部材、および前記半導体素子の前記第２端に固定された前記第２接合部材を含むチップを形成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。A first semiconductor wafer having a first main surface and a second main surface located on the side opposite to the first main surface, and first pre-dicing bonding fixed to the first main surface of the first semiconductor wafer. The semiconductor element and the first end of the semiconductor element are fixed to the semiconductor element by dicing a laminated body including a member and a second pre-dicing joining member fixed to the second main surface of the first semiconductor wafer. 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of forming a chip including the first joining member and the second joining member fixed to the second end of the semiconductor element. 前記第１および前記第２接合部材は金属系化合物の粒子を含む請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first and second joining members include particles of a metal-based compound. 前記半導体素子は熱電変換素子である請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor element is a thermoelectric conversion element. 前記第１キャリアおよび前記第２キャリアの少なくともどちらかを消失させる前記工程では、前記第１キャリアおよび前記第２キャリアの両者を加熱で消失させる、請求項１〜５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。The semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of eliminating at least one of the first carrier and the second carrier, both of the first carrier and the second carrier are eliminated by heating. Manufacturing method.
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