JP7412532B2 - 薄板状接合部材の製造方法、半導体装置の製造方法、ならびに、電力変換装置の製造方法 - Google Patents

薄板状接合部材の製造方法、半導体装置の製造方法、ならびに、電力変換装置の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7412532B2
JP7412532B2 JP2022505093A JP2022505093A JP7412532B2 JP 7412532 B2 JP7412532 B2 JP 7412532B2 JP 2022505093 A JP2022505093 A JP 2022505093A JP 2022505093 A JP2022505093 A JP 2022505093A JP 7412532 B2 JP7412532 B2 JP 7412532B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
thin plate
manufacturing
bonding
bonding member
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.)
Active
Application number
JP2022505093A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021177006A1 (ja
Inventor
一誓 大谷
裕章 巽
準平 澤田
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 JPWO2021177006A1 publication Critical patent/JPWO2021177006A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7412532B2 publication Critical patent/JP7412532B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/18—Non-metallic particles coated with metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/08—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools with one or more parts not made from powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B22F7/062—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts
    • B22F7/064—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts using an intermediate powder layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • 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
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/17—Metallic particles coated with metal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0094—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with organic materials as the main non-metallic constituent, e.g. resin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Die Bonding (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

本開示は、薄板状接合部材およびその製造方法、半導体装置およびその製造方法、ならびに、電力変換装置に関する。
モータのインバータ制御などに用いられる電力変換用半導体装置には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ダイオードまたはＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などの縦型半導体素子が搭載されている。
上記半導体素子の表面および裏面には、例えば、金属メタライズによって電極が形成されている。一般的な半導体装置の場合、上記半導体素子の裏面電極と基板がはんだ接合部を介して接続されることが多い。半導体素子の発熱量は増大する傾向にあるため、パワーモジュールに用いられる接合材料には、高い融点を有し、高い耐熱性能を有することが望まれている。しかしながら、鉛フリーでかつ高い耐熱性能を有するはんだ材は、現状では見出されていない。
また、代替手段として銀等のナノサイズの微粒子を焼結して接合を達成する焼結接合技術の開発が進められている。しかし、接合工程において半導体素子を基板に押し付けるように加圧力を加えることが必要であるため、素子へのダメージや汚染の程度が大きく、生産性が悪いことが現状の課題である。
このような状況の下、上述のはんだ接合技術または焼結接合技術に代わり、液相拡散接合（Transient Liquid Phase Bonding：ＴＬＰ接合）が検討されている。この接合技術には、接合温度において溶融する金属粒子（低融点金属粒子：第２粒子）と、上記温度で溶融しない金属粒子（高融点金属粒子：第１粒子）から構成される接合材料が用いられる。上述の接合材料を加熱すると、第２粒子が溶融してぬれ広がり第１粒子の表面に接触することによって、両者が互いに反応しあう。その結果、接合温度よりも高い融点を有する金属間化合物が形成される。この反応によって低融点金属は消費され、消失した結果、接合部は再度接合温度にさらしても再溶融しない高融点な接合部を得ることが出来る。
特許文献１（特開２００２－２５４１９４号公報）には、上記の考えに基づく接合材料および接合方法が開示されている。特許文献１では、低融点金属粒子（第２粒子）および高融点金属粒子（第１粒子）として、それぞれＳｎ粒子とＣｕ粒子を用い、フラックスと混合して作製したペーストを、プリント基板や半導体チップ等に塗布した後、加熱することで接合する。接合後には両者が反応した結果、Ｃｕ粒子同士がＣｕ６Ｓｎ５を含む金属間化合物によって結合された状態となることを特徴としている。これにより、接合後には低融点であるＳｎは消費されているため、高融点なＣｕ粒子と高融点なＣｕ６Ｓｎ５を含む金属間化合物からなる耐熱性の高い接合部が得られる。
特許文献２（国際公開第２００２／０２８５７４号）には、特許文献１と同様に、Ｓｎ粒子とＣｕ粒子を含んだ接合材料が開示されている。特許文献１との違いは、有機バインダー樹脂を含む点である。接合部は、特許文献１と同様にＣｕ粒子同士がＣｕ６Ｓｎ５を含む金属間化合物によって結合され、かつそれらの中の空間に樹脂が充填された状態となることを期待して考案されたものであると考えられる。
特開２００２－２５４１９４号公報 国際公開第２００２／０２８５７４号
加熱時にペーストに含まれる溶剤がペースト内部で揮発する。揮発後、ペーストの端部の溶剤は接合部の外部に排出されるが、ペーストの中心部の溶剤は周囲が接合対象物と端部のペーストに囲まれているため、外部に排出されない。そのため、加熱完了後に接合部の内部の溶剤が存在した場所が大きな空洞、すなわち非接合部となる。接合部の内部に大きな非接合部が残ると、接合強度の低下や、放熱性能の低下を引き起こす。
したがって、本開示の目的は、導体部材（回路基板）と半導体素子との接合部において空洞（非接合部）の形成を抑制することのできる薄板状接合部材を提供することである。
第１金属を含む第１粒子と、前記第１金属よりも低い融点を有する第２金属を含む第２粒子と、溶剤と、を含むペーストを、前記第２金属と反応しない物質からなる基材の表面に塗布する工程と、
前記第１金属の融点より低く前記第２金属の融点より高い温度で、前記ペーストを加熱することにより、前記基材の表面に薄板状接合部材を形成する工程と、
前記薄板状接合部材を前記基材から剥離することにより、前記薄板状接合部材を得る工程と、を含む、
薄板状接合部材の製造方法。
本開示によれば、導体部材（回路基板）と半導体素子との接合部において空洞（非接合部）の形成を抑制することのできる薄板状接合部材を提供することができる。
実施の形態１における薄板状接合部材の原料となる接合材料の模式図である。 実施の形態１における薄板状接合部材の模式図である。 実施の形態１における基材から剥離後の薄板状接合部材の模式図である。 実施の形態２における薄板状接合部材の原料となる接合材料の模式図である。 実施の形態２における樹脂粒子の融点が熱処理温度より高い場合の薄板状接合部材の模式図である。 実施の形態２における樹脂粒子の融点が熱処理温度より低い場合の薄板状接合部材の模式図である。 実施の形態３における手順を示す模式図である。 実施の形態５における半導体装置の接合構造を示す断面模式図である。 実施の形態５における半導体装置の斜視図である。 図９に示される半導体装置の断面模式図である。 実施の形態５における半導体装置の製造の手順を示すフローチャートである。 実施の形態６における半導体装置の製造の手順を示すフローチャートである。 実施の形態７における電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。
以下、本開示の実施の形態について説明する。なお、各図面において、同一符号は同一または相当部分を示す。図面において、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。
実施の形態１．
実施の形態１は、薄板状接合部材の製造方法に関する。
図１は、実施の形態１における薄板状接合部材の原料となる接合材料の模式図である。
本実施の形態における薄板状接合部材の製造方法は、
第１金属（高融点金属）を含む第１粒子１と、第１金属よりも低い融点を有する第２金属（低融点金属）を含む第２粒子２と、溶剤と、を含むペーストを、第２金属と反応しない物質からなる基材の表面に塗布する工程（基材上へのペースト塗布）と、
第１金属の融点より低く第２金属の融点より高い温度で、ペーストを加熱することにより、基材の表面に薄板状接合部材を形成する工程（仮加熱処理）と、
薄板状接合部材を基材から剥離することにより、薄板状接合部材を得る工程（薄板状接合部材の剥離）と、を含む（図１１参照）。
（基材上へのペースト塗布）
上記ペーストとしては、例えば、第１粒子１（第１金属を含む高融点金属粒子）として４０質量％のＣｕ粒子と、第２粒子２（第１金属よりも低い融点を有する第２金属を含む低融点金属粒子）として６０質量％のＳｎ粒子とを混合し、溶剤（例えば、ジエチレングリコール）を加えることにより調製されるペーストを用いることができる。
第１金属は、溶融する第２金属との間で金属間化合物４を生成して第１粒子１同士の接続を確保できるものであることが好ましい。第１金属としては、例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、これらを主成分とする合金、または、これらの混合物を用いることができる。
なお、第１金属は、Ｃｕ、ＡｇおよびＮｉからなる群から選択される少なくとも１つの金属を含むことが好ましい。これらの金属は、安価であり、かつ高熱伝導率を有する高融点金属である。
第２金属は、第１金属よりも低い融点を有する金属であれば特に限定されないが、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｔ、Ａｕ、ＢｉおよびＩｎからなる群から選択される少なくとも１つの金属を含むことが好ましい。これらの金属は、一般的に鉛フリーはんだの材料として使用される汎用性の高い金属である。
なお、第２金属は、半導体装置の製造において半導体素子の接合温度より低い融点を有することが好ましい。半導体素子の接合温度が３００℃以下であることを考慮すると、第２金属として、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｓｎと他の元素とを含むＳｎ合金、Ｉｎと他の元素とを含むＩｎ合金、または、これらの混合物を用いることが好ましい。
第１粒子１の形状は、特に限定されず、例えば、球状であってもよく、鱗片状、棒状、樹状等の表面の凹凸が非常に大きい形状であっても良い。第１粒子１の形状は、隣接する第１粒子１同士が互いに接触できる形状であることが好ましい。なお、ペーストの印刷性を考慮した場合、第１粒子１の形状は、球状がもっとも好ましい。
第２粒子２の形状も特に限定されない。なお、第２粒子２は第１粒子１の間を均一に結合するように配されることが好ましい。このためには、第２粒子２は、その粒径が第１粒子１の粒径よりも小さく、かつ球状であることが好ましい。
また、上記第２金属（低融点金属）を表面にめっきした第１粒子１を用いてもよい。第１粒子が第２金属のめっきで被覆されていることで、第１金属と第２金属とをより確実に反応させることができ、仮加熱処理後の第１粒子１周辺の金属間化合物４の生成を促進することができる。
上記ペーストは、金属粒子（第１粒子および第２粒子）の被接合面となる表面の清浄化または活性化のために、フラックス成分を含むことが好ましい。ペーストがフラックスを含むことで、金属粒子の表面を清浄化または活性化することにより、第１粒子と第２粒子との反応（第１金属と第２金属とを含む金属間化合物の生成反応）を促進することができる。
フラックスとしては、一般にはんだ材料の活性化等に用いられる成分を使用することができる。フラックスとしては、例えば、ロジン材料（天然ロジン、水素化ロジン、重合ロジンなど）、ジカルボン酸（ギ酸、酢酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、安息香酸などのモノカルボン酸や、シュウ酸、マロン残、こはく酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸など）、ブロモアルコール類（１－ブロモ－２－ブタノールなど）、有機アミンのハロゲン化水素酸塩類、ブロモアルカン類、ブロモアルケン類、ベンジルブロマイド類、ポリアミン類などが挙げられる。
なお、ペーストは、ペーストの粘度等の特性を調整するための溶剤成分等を含んでいてもよい。
溶剤としては、例えば、ジエチレングリコール、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、水等の第１粒子の融点より沸点が低い溶剤を用いることができる。
上記フラックスを上記溶剤に過飽和させ、ペーストの粘度を向上させることで、フラックスに増粘剤の役割を持たせることができる。なお、フラックスおよび溶剤は、図面では省略されている。
上記ペーストを、基材３（ガラス板等）の表面上に、スキージなどを用いて薄く塗布する（図２参照）。
基材３は、第２金属と反応しない物質からなる。基材３を構成する物質は、第１金属とも反応しない物質であることが好ましい。基材３としては、例えば、ガラス板を好適に用いることができる。基材３は、ペースト中の第２金属と加熱時に反応せず、加熱後の薄板状接合部材の剥離が容易に行えるものであればよく、基材３として、ＰＴＦＥ板、Ａｌ板等を用いてもよい。
（仮加熱処理）
基材３に塗布されたペーストは、第１金属（例えば、Ｃｕ）の融点より低く第２金属（例えば、Ｓｎ）の融点より高い温度で熱処理（仮加熱処理）される。仮加熱処理の温度、時間等は、加熱処理後に得られる薄板状接合部材中に第１金属と未反応の第２金属が残留する範囲であれば、任意で調節してよい。
熱処理の温度は、溶剤の沸点より高いことが好ましい。これにより、仮加熱処理で溶剤を十分に揮発させることができるため、溶剤を含まない薄板状接合部材を得ることができる。この溶剤を含まない薄板状接合部材を用いて、導体部材（回路基板）と半導体素子とを接合することにより、導体部材と半導体素子との接合部において空洞（非接合部）の形成を抑制することができる。
なお、仮加熱処理における気圧を低下させて溶剤の沸点を低下させる、または、加熱処理の時間を長くする等の変更を行い、仮加熱処理の温度を常温常圧下の溶剤の沸点以下に下げることも可能である。
仮加熱処理は、例えば、２５０℃で１分間の熱処理により実施することができる。なお、１Ｐａ以下の圧力下（真空下）、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気下、または、水素雰囲気、ギ酸雰囲気等の還元性雰囲気下で、仮加熱処理を実施することで、Ｓｎ等の第２金属の溶融を促進することができる。仮加熱処理時は、ペーストの上部が開放状態であるため、上部から溶剤が揮発するため、加熱処理後のペースト（薄板状接合部材）の内部において、非接合部の原因となる空洞の生成が抑制される。
図２は、実施の形態１における（仮加熱処理後の）薄板状接合部材の模式図である。図２を参照して、上述の仮加熱処理を実施することで、第２粒子２中の第２金属（例えばＳｎ）の一部が第１粒子１中の第１金属（例えばＣｕ）と反応し、金属間化合物４（例えばＣｕ６Ｓｎ５）が形成される。当該金属間化合物４と第２金属（例えばＳｎ）により第１粒子１同士が結合された連結構造を有する薄板（すなわち薄板状接合部材）が得られる。
ここで、仮加熱処理後に、第１金属と反応せずに残留する第２金属の量は、仮加熱処理前の第２金属の総量に対して５質量％以上８０質量％以下であることが好ましい。５質量％以下の場合、後述する薄板状接合部材を用いた半導体装置の製造において、半導体素子と導体部材とを接合するための熱処理に必要な量の未反応の第２金属が不足する可能性があり、８０質量％以上の場合、金属間化合物と第１粒子で構成された強固な接合構造を得られなくなる可能性がある。
（薄板状接合部材の剥離）
仮加熱処理後に、基材３上に形成された薄板状接合部材を基材３から剥離することで、薄板状接合部材を得ることができる（図３参照）。なお、基材３（ガラス板等）と薄板状接合部材は反応しないため、ヘラ等で容易に剥離することができる。
本実施の形態で得られる薄板状接合部材は、金属粒子を混合して圧延して得られる類似の薄板状接合部材と比較して、金属間化合物を用いて第１粒子を結合しているため強度が大きい。また、圧延されていないため薄板状接合部材の内部に微小な気孔を残すことができるため、本実施の形態で得られる薄板状接合部材は、高い応力緩和性を有する。
薄板状接合部材の厚みは、１～３００μｍであることが好ましい。１μｍ以下の場合は、部材としての強度が低く、接合用の部材として扱うことが困難になる可能性がある。一方、３００μｍ以上の場合は、熱抵抗が大きくなり、後述する半導体素子の放熱性能が低下するため、実用上望ましくない。
上記のように、本実施の形態においては、半導体素子と導体部材との間に、上記の薄板状接合部材を介在させた状態で、導体部材上に半導体素子を載置し、第１金属の融点より低く第２金属の融点より高い温度で、薄板状接合部材を加熱する。このことによって、薄板状接合部材の内部に含まれる未反応の第２金属を溶融させ、当該第２金属と、導体部材または半導体素子の電極等とを反応させて、金属間化合物を生成させることができる。これにより、半導体素子と導体部材との間の接合が達成される。
実施の形態２．
実施の形態２は、樹脂を含む薄板状接合部材の製造方法に関する。
図４は、実施の形態２における薄板状接合部材の原料となる接合材料の模式図である。
図４を参照して、本実施の形態における薄板状接合部材の製造方法では、ペーストは、樹脂粒子５をさらに含む。それ以外の点は実施の形態１と同様であるため、重複する説明は省略する。
上記ペーストとしては、例えば、第１粒子１として３９質量％のＣｕ粒子と、第２粒子２として５９質量％のＳｎ粒子と、樹脂粒子５として２質量％（体積比で１０％）のポリイミド粉末と、を混合し、溶剤（例えば、ジエチレングリコール）を加えることにより調製されるペーストを用いることができる。
実施の形態１と同様に、ペーストを基材上に薄く塗布し、仮加熱処理した後、剥離することで薄板状接合部材を得ることができる。
本実施の形態で得られる薄板状接合部材は、内部に樹脂を含むため、実施の形態１と比較して高い応力緩和性を持つ。
樹脂粒子５としては、例えば、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、メラミン系樹脂、ウレア系樹脂などを用いることができる。
樹脂の配合量は、薄板状接合部材の全量に対して体積比で０．１～５０％であることが好ましい。この範囲より樹脂の量が少ない場合、応力緩和性付与の効果を十分に得られない可能性がある。一方、この範囲より樹脂の量が多い場合、第１粒子および金属間化合物が占める部分以外の隙間の体積を大きく超えるため、樹脂の偏在や、金属反応の阻害が生じ、接合信頼性が低下する傾向がある。
なお、樹脂粒子５は、表面が上記第２金属（低融点金属）でめっきされていてもよい。このような樹脂粒子５を用いる場合、樹脂粒子５の凝集が抑制され、樹脂粒子５をペースト中に均一に分散させることができる。これにより、薄板状接合部材の全体の応力緩和性を向上させることができる。
樹脂粒子５の融点が熱処理温度より高い場合は、図５に示すように、樹脂粒子５が部材中に分散する。一方、樹脂粒子の融点が熱処理温度より低い場合は、樹脂が一度溶融してから硬化するため、図６に示されるように、金属粒子（第１粒子および金属間化合物）の隙間を硬化した樹脂６が充填する構造が形成される。どちらの場合でも、樹脂が有する高い応力緩和性を薄板状接合部材に付与することができる。
実施の形態３．
実施の形態３の薄板状接合部材の製造方法は、基材から剥離された薄板状接合部材を液体状の熱硬化性樹脂に浸漬する工程をさらに含む。
図７は、実施の形態３における手順を示す模式図である。
図７を参照して、本実施の形態では、実施の形態１または実施の形態２に示す方法で作製された薄板状接合部材が、液体状の（加熱硬化前の）熱硬化性樹脂に浸漬される。これにより、薄板状接合部材の金属粒子の隙間に液状の熱硬化性樹脂が充填される。その後、後述する導体部材と半導体素子とを接合するための加熱処理（本加熱処理）などにより、樹脂が硬化することで、図６と同様の構造を有する薄板状接合部材を得ることができる。
本実施の形態では、第１粒子１と金属間化合物４で薄板状接合部材の基本構造を完成させた後に熱硬化性樹脂が充填される。これにより、あらかじめ樹脂粒子をペーストに混合する場合と比較して、金属粒子と樹脂粒子の比重の差に起因する加熱処理中の金属粒子および樹脂の偏在を防ぐことができる。したがって、金属粒子および樹脂の分散性が良好な薄板状接合部材を得ることができる。このような薄板状接合部材は、後述する半導体素子および導体部材等との接合性が向上し、かつ応力緩和性も向上する。
また、本実施の形態において、本加熱処理前に薄板状接合部材の表面を研磨し、最表面の樹脂層を除去することで、薄板状接合部材と後述する半導体素子および導体部材等との接合を促進することができる。
実施の形態４．
本実施の形態は、上記のいずれかの製造方法で製造される薄板状接合部材に関する。
本実施の形態の薄板状接合部材においては、未反応の第２金属の量が、薄板状接合部材の総量に対して５質量％以上８０質量％以下であることが好ましい。この場合、後述する本加熱処理の際に、半導体素子および導体部材と第２金属を反応させ、高い接合強度を得ることができる。
また、第１金属と第２金属を構成要素として含む金属間化合物の融点が、第２金属より高いことが必要である。この場合、さらに高い耐熱性を得ることができる。
また、本実施の形態において、第１金属はＣｕを含み、第２金属はＳｎを含み、金属間化合物はＣｕ６Ｓｎ５を含むことが好ましい。なお、Ｃｕ６Ｓｎ５は、ＴＬＰ接合に用いられる代表的な高融点金属と低融点金属の組み合わせであるＣｕとＳｎを含む金属間化合物である。
本実施の形態の薄板状接合部材を用いて、基板と半導体素子とを接合することにより、基板と半導体素子との接合部において空洞（非接合部）の形成を抑制することができる。
なお、薄板状接合部材は、ペーストの状態ではなく、薄板の状態で保管できるため、溶剤の揮発防止や飛散対策をする必要がなく、取り扱いが簡便であり、また、設備の小型化、生産性向上などに寄与し得る。
実施の形態５．
実施の形態５は、上述の薄板状接合部材を用いた半導体装置、およびその製造方法に関する。
図８は、実施の形態５における半導体装置の接合構造を示す断面模式図である。図９は、実施の形態５における半導体装置の斜視図である。図１０は、図９に示される半導体装置の断面模式図である。
主に図９および図１０を参照して、半導体装置は、絶縁層７１および絶縁層７１の両側に形成された電極７２，７３から構成される導体部材７（回路基板）と、導体部材７の表面に薄板状接合部材８を用いて接合された半導体素子９と、を備える。
導体部材７（回路基板）の絶縁層７１の材料としては、例えば、窒化珪素、アルミナ、窒化アルミニウムなどのセラミック板を用いることができる。発熱量の大きな電力用半導体装置全体の放熱の観点から、絶縁層７１の材料は、熱伝導率２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料であることが好ましく、熱伝導率７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料であることがさらに好ましい。
絶縁層７１の表面および裏面に設けられた電極７２，７３の材質としては、例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、および、それらの少なくとも１種を含む合金などが挙げられる。なお、電極７２，７３の最表面に、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｎｉ、および、それらの少なくとも１種を含む合金などからなるメタライズ層が設けられている場合は、電極７２，７３の内部の材料として、Ａｌ、Ｎｉ等を用いても良い。
半導体素子９は、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ダイヤモンド（Ｃ）などの半導体材料で形成されている。
なお、本実施の形態に係る半導体装置に用いられる半導体素子９の導体部材７に対向する面（薄板状接合部材８を介して導体部材７と接合される面）には、薄板状接合部材８との接合性を確保するために、メタライズ層１０（裏面電極）が設けられていてもよい。メタライズ層１０は、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、または、それらの合金からなる。
これらの材料を用いた半導体素子９としては、例えば、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、Insulated Gate Bipolar Transistor）、ダイオード、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor fieldeffect transistor）などの縦型半導体素子が挙げられる。
次に、本実施の形態における半導体装置の製造方法について図１１等を参照して説明する。図１１は、実施の形態５における半導体装置の製造の手順を示すフローチャートである。
まず、実施の形態１～３のいずれかに記載の方法により、薄板状接合部材８を製造する（図１１の「薄板状接合部材の製造方法」参照）。
次に、図１０等を参照して、半導体素子９と導体部材７との間に、上記の薄板状接合部材８を介在させた状態で、導体部材７上に半導体素子９を載置する（図１１の「導体部材上への半導体素子載置（薄板状接合部材が介在）」）。
より詳細には、例えば、まず、導体部材７（回路基板）上に薄板状接合部材８を載置する。次に、薄板状接合部材８の上に半導体素子９を載置する。このとき、導体部材７、薄板状接合部材８および半導体素子９の相互間の密着を促進するために、例えば１ｇ～１０ｋｇ程度の荷重（圧力換算で０．１～２０００ｋＰａ程度）を与えると、安定した接合性が得られ易い。より好ましくは、１００ｇ～１０００ｇ程度の荷重（圧力換算で１０～１００ｋＰａ程度）を与えることで、さらに安定した接合性が得られ易い。
導体部材上への半導体素子載置の前に、半導体素子９、薄板状接合部材８および導体部材７の少なくとも１つの表面（導体部材７、薄板状接合部材８および半導体素子９の相互の接触面の少なくとも１つ）に、塗布、滴下等により液体を付着させておくことが好ましい。この場合、振動等によって半導体素子９および薄板状接合部材８が導体部材７上の所望の位置から移動することを抑制することができる。
上記液体は、例えば、有機溶媒、水溶液などを含む。なお、上記液体はフラックスを含むことが好ましい。この場合、後の本加熱処理において金属表面の活性化を促進することができる。
なお、上記液体を用いる場合、薄板状接合部材８を加熱する工程（本加熱処理）における温度は、上記液体の沸点より高いことが好ましい。液体の沸点より高い温度で加熱することにより、液体を接合部から十分に取り除くことができる。
また、上記液体がフラックスを含む場合、本加熱処理における温度は、フラックスの沸点より高いことが好ましい。フラックスの沸点より高い温度で加熱することにより、フラックスを接合部から取り除き、接合後のフラックスの洗浄工程を省略することができる。
最後に、第１金属の融点より低く第２金属の融点より高い温度で、薄板状接合部材８が加熱される（図１１の「本加熱処理」）。この本加熱処理によって、薄板状接合部材８の内部に含まれる未反応の第２金属２１（図３等参照）を溶融させ、当該第２金属と、導体部材７の電極７２、半導体素子９（メタライズ層１０）等とを反応させて、金属間化合物４を生成させることで、接合が達成される（図８参照）。
本加熱処理は、第２金属２１を十分に溶融し、反応させるため、仮加熱処理より高い温度で、仮加熱処理より長い時間（例えば、２分間以上）実施されることが好ましい。具体的には、例えば、３００℃で１０分間の本加熱処理を実施することで、良好な接合強度を有する半導体装置を得ることができる。
なお、本加熱処理を、１Ｐａ以下の真空下、窒素、アルゴン等の不活性雰囲気、または、水素雰囲気、ギ酸雰囲気等の還元雰囲気下で実施することで、第２金属の溶融および反応を促進することができる。
本実施の形態によれば、内部における非接合部の形成が抑制され、高温での動作に耐え得る接合部を有する半導体装置を提供することができる。
また、導体部材と半導体素子との接合信頼性を確保するために、本加熱処理の前に、接合前の半導体素子９または導体部材７の表面を第２金属を含む金属（第２金属または第２金属を含む合金）で予めめっきしておいてもよく、または、第２金属を含む金属の薄板を、半導体素子９と薄板状接合部材８との間、または、薄板状接合部材８と導体部材７（電極７２）との間に挟み込んでおいてもよい。どちらの場合でも、第２金属が接合界面に供給され、接合信頼性を高めることができる。
実施の形態６．
本実施の形態は、上述の実施の形態５の半導体装置の製造方法について、導体部材と半導体素子とのより高い接合信頼性を得るための製造方法に関する。
実施の形態１、実施の形態２または実施の形態３において作成された薄板状接合部材８は、作製時または作製後に、その表面に強固な酸化膜が生成する場合がある。強固な酸化膜は、本加熱工程時に薄板状接合部材８と回路基板（導体部材７）の電極７２、半導体素子裏面のメタライズ層１０の接合を阻害する可能性がある。
本実施の形態では、導体部材７に（薄板状接合部材８を介在させた状態で）半導体素子９を載置する前に、薄板状接合部材８に酸処理を施し、薄板状接合部材８の表面の酸化膜を除去する。図１２に、本実施の形態における半導体装置の製造の手順をフローチャートで示す。
酸処理に用いる薬液は、薄板状接合部材に用いる金属の酸化膜を除去できるものであればよく、例えば、実施の形態１で示したフラックスや、塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸を用いることができる。低融点金属にＳｎ、高融点金属にＣｕを用いた場合、１０質量％硫酸水溶液に１～３分浸漬することで酸化膜を除去できる。浸漬時間が１分未満の場合、酸化膜を完全に除去できない可能性がある。浸漬時間が３分超の場合、酸化膜だけでなく金属そのものが大幅に溶解する恐れがある。
酸処理後、導体部材７に薄板状接合部材８を載置する。以降の工程は実施の形態５と同様である。
本実施の形態の製造方法により、導体部材と半導体素子とのより高い接合信頼性を実現することができる。
実施の形態７．
実施の形態７は、実施の形態５に係る半導体装置を適用した電力変換装置に関する。図１３は、実施の形態７における電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。
図１３に示される電力変換システムは、電源１００、電力変換装置２００および負荷３００から構成される。電源１００は、直流電源であり、電力変換装置２００に直流電力を供給する。電源１００は、種々のもので構成することが可能であり、例えば、直流系統、太陽電池、蓄電池などであってもよく、交流系統に接続された整流回路、ＡＣ／ＤＣコンバータなどであってもよい。また、電源１００は、直流系統から出力される直流電力を直流電力等に変換するＤＣ／ＤＣコンバータであってもよい。
電力変換装置２００は、例えば、電源１００と負荷３００との間に接続された三相のインバータであり、電源１００から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷３００に交流電力を供給する。電力変換装置２００は、図１３に示されるように、直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路２０１と、主変換回路２０１を制御する制御信号を主変換回路２０１に出力する制御回路２０３とを備えている。
負荷３００は、電力変換装置２００から供給された交流電力によって駆動される三相の電動機である。なお、負荷３００は、特定の用途に限られず、各種電気機器に搭載された電動機であり、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車、鉄道車両、エレベーター、空調機器等の電動機として用いられる。
以下、電力変換装置２００の詳細を説明する。主変換回路２０１は、スイッチング素子と還流ダイオードを備えている（図示せず）。スイッチング素子がスイッチングすることによって、電源１００から供給される直流電力が交流電力に変換され、交流電力が負荷３００に供給される。
主変換回路２０１の具体的な回路構成としては、種々のものが挙げられるが、本実施の形態にかかる主変換回路２０１は、例えば、２レベルの三相フルブリッジ回路であり、６つのスイッチング素子とそれぞれのスイッチング素子に逆並列された６つの還流ダイオードから構成することができる。
例えば、主変換回路２０１の各スイッチング素子、各還流ダイオード等は、上述した実施の形態５の半導体装置を用いた半導体モジュール２０２によって構成される。例えば、６つのスイッチング素子は、２つのスイッチング素子ごとに直列接続され、上下アームを構成する。各上下アームは、フルブリッジ回路の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を構成する。そして、各上下アームの出力端子、すなわち主変換回路２０１の３つの出力端子は、負荷３００に接続される。
また、主変換回路２０１は、例えば、各スイッチング素子を駆動する駆動回路（図示なし）を備えているが、駆動回路は、半導体モジュール２０２に内蔵されていてもよく、半導体モジュール２０２とは別に設けられていてもよい。駆動回路は、主変換回路２０１のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成し、主変換回路２０１のスイッチング素子の制御電極に供給する。
具体的には、駆動回路は、後述する制御回路２０３からの制御信号に従い、スイッチング素子をオン状態にする駆動信号とスイッチング素子をオフ状態にする駆動信号とを各スイッチング素子の制御電極に出力する。スイッチング素子をオン状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以上の電圧信号（オン信号）であり、スイッチング素子をオフ状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以下の電圧信号（オフ信号）である。
制御回路２０３は、負荷３００に必要な電力が供給されるように主変換回路２０１のスイッチング素子を制御する。具体的には、負荷３００に供給すべき電力に基づいて、主変換回路２０１の各スイッチング素子がオン状態となるべき時間（オン時間）を算出する。例えば、出力すべき電圧に応じてスイッチング素子のオン時間を変調するＰＷＭ制御によって、主変換回路２０１を制御することができる。そして、制御回路２０３は、各時点においてオン状態となるべきスイッチング素子にはオン信号を、オフ状態となるべきスイッチング素子にはオフ信号が出力されるよう、主変換回路２０１が備える駆動回路に制御指令（制御信号）を出力する。駆動回路は、この制御信号に従い、各スイッチング素子の制御電極にオン信号またはオフ信号を駆動信号として出力する。
本実施の形態に係る電力変換装置では、主変換回路２０１のスイッチング素子と還流ダイオードとして実施の形態５にかかる半導体装置を用いた半導体モジュールを適用するため、電力変換装置の信頼性を向上することができる。
なお、本実施の形態では、電力変換装置を２レベルの三相インバータに適用する例について説明したが、これに限られず、本実施の形態は種々の電力変換装置に適用することができる。また、本実施の形態では、２レベルの電力変換装置について説明したが、本実施の形態は、３レベル、マルチレベル等の電力変換装置に適用してもよく、単相負荷に電力を供給する場合には単相のインバータに適用してもよい。また、直流負荷等に電力を供給する場合には、本実施の形態をＤＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＤＣコンバータ等に適用してもよい。
また、本実施の形態は、上述した負荷が電動機の場合に限定されず、負荷は、例えば、放電加工機、レーザー加工機、誘導加熱調理器、非接触器給電システム等の電源装置、または、太陽光発電システム、蓄電システム等のパワーコンディショナーであってもよい。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本願には、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。変形例には、例えば、少なくとも１つの構成要素を変形、追加または省略する場合、または、少なくとも１つの構成要素を抽出して他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれる。
１ 第１粒子、２ 第２粒子、２１ 未反応の第２金属、３ 基材、４ 金属間化合物、５ 樹脂粒子、６ 硬化した樹脂、６１ 液状の熱硬化性樹脂、７ 導体部材（回路基板）、７１ 絶縁層、７２，７３ 電極、８ 薄板状接合部材、９ 半導体素子、１０ メタライズ層、１００ 電源、２００ 電力変換装置、２０１ 主変換回路、２０２ 半導体モジュール、２０３ 制御回路、３００ 負荷。

Claims (21)

  1. 第１金属を含む第１粒子と、前記第１金属よりも低い融点を有する第２金属を含む第２粒子と、溶剤と、を含むペーストを、前記第２金属と反応しない物質からなる基材の表面に塗布する工程と、
    前記第１金属の融点より低く前記第２金属の融点より高い温度で、前記ペーストを加熱することにより、前記基材の表面に薄板状接合部材を形成する工程と、
    前記薄板状接合部材を前記基材から剥離することにより、前記薄板状接合部材を得る工程と、を含む、
    薄板状接合部材の製造方法。
  2. 前記第１金属は、Ｃｕ、ＡｇおよびＮｉからなる群から選択される少なくとも１つの金属を含む、請求項１に記載の薄板状接合部材の製造方法。
  3. 前記第２金属は、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｂ、Ｎｉ、Ｐ、Ｐｔ、Ａｕ、ＢｉおよびＩｎからなる群から選択される少なくとも１つの金属を含む、請求項１または２に記載の薄板状接合部材の製造方法。
  4. 前記第１粒子は、前記第２金属でめっきされている、請求項１～３のいずれか１項に記載の薄板状接合部材の製造方法。
  5. 前記ペーストは、フラックスをさらに含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の製造方法。
  6. 前記ペーストは、樹脂粒子をさらに含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の製造方法。
  7. 前記樹脂粒子は、表面が前記第２金属でめっきされている、請求項６に記載の製造方法。
  8. 前記基材から剥離された前記薄板状接合部材を液体状の熱硬化性樹脂に浸漬する工程をさらに含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の製造方法。
  9. 前記ペーストを加熱する前記温度は、前記溶剤の沸点より高い、請求項１～８のいずれか１項に記載の製造方法。
  10. 前記薄板状接合部材は、
    未反応の前記第２金属の量が、前記薄板状接合部材の総量に対して５質量％以上８０質量％以下であり、
    前記第１金属と前記第２金属を構成要素として含む金属間化合物の融点が、前記第２金属より高い、
    請求項１～９のいずれか１項に記載の製造方法。
  11. 前記第１金属はＣｕを含み、前記第２金属はＳｎを含み、前記金属間化合物はＣｕ６Ｓｎ５を含む、請求項１０に記載の製造方法。
  12. 半導体素子と導体部材との間に、請求項１～１１のいずれか１項に記載の製造方法で製造される薄板状接合部材を介在させた状態で、前記導体部材上に前記半導体素子を載置する工程と、
    前記第１金属の融点より低く前記第２金属の融点より高い温度で、前記薄板状接合部材を加熱する工程と、
    を含む、半導体装置の製造方法。
  13. 前記導体部材上に前記半導体素子を載置する工程の前に、前記半導体素子、前記薄板状接合部材および前記導体部材の少なくとも１つの表面に、液体を付着させる、請求項１２に記載の製造方法。
  14. 前記液体はフラックスを含む、請求項１３に記載の製造方法。
  15. 前記薄板状接合部材を加熱する工程における温度は、前記液体の沸点より高い、請求項１３に記載の製造方法。
  16. 前記薄板状接合部材を加熱する工程における温度は、前記フラックスの沸点より高い、請求項１４に記載の製造方法。
  17. 前記第２金属でめっきされた前記半導体素子を用いる、請求項１２～１６のいずれか１項に記載の製造方法。
  18. 前記第２金属でめっきされた前記導体部材を用いる、請求項１２～１７のいずれか１項に記載の製造方法。
  19. 前記薄板状接合部材を加熱する工程の前に、前記第２金属を含む金属の薄板を、前記半導体素子と前記薄板状接合部材との間、または、前記薄板状接合部材と前記導体部材との間に挟み込む工程を含む、請求項１２～１８のいずれか１項に記載の製造方法。
  20. 前記半導体素子と前記導体部材との間に、前記薄板状接合部材を介在させた状態で、前記導体部材上に前記半導体素子を載置する工程の前に、前記薄板状接合部材に酸処理を施す、請求項１２～１９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
  21. 請求項１２～２０のいずれか１項に記載の製造方法で製造される半導体装置と、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路と、を備える、電力変換装置の製造方法。
JP2022505093A 2020-03-06 2021-02-15 薄板状接合部材の製造方法、半導体装置の製造方法、ならびに、電力変換装置の製造方法 Active JP7412532B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020038605 2020-03-06
JP2020038605 2020-03-06
PCT/JP2021/005430 WO2021177006A1 (ja) 2020-03-06 2021-02-15 薄板状接合部材およびその製造方法、半導体装置およびその製造方法、ならびに、電力変換装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2021177006A1 JPWO2021177006A1 (ja) 2021-09-10
JP7412532B2 true JP7412532B2 (ja) 2024-01-12

Family

ID=77612561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022505093A Active JP7412532B2 (ja) 2020-03-06 2021-02-15 薄板状接合部材の製造方法、半導体装置の製造方法、ならびに、電力変換装置の製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230055157A1 (ja)
JP (1) JP7412532B2 (ja)
WO (1) WO2021177006A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002301588A (ja) 2000-12-21 2002-10-15 Hitachi Ltd はんだ箔および半導体装置および電子装置
WO2008026761A1 (fr) 2006-09-01 2008-03-06 Senju Metal Industry Co., Ltd. Couvercle pour une pièce fonctionnelle et son procédé de production

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002301588A (ja) 2000-12-21 2002-10-15 Hitachi Ltd はんだ箔および半導体装置および電子装置
WO2008026761A1 (fr) 2006-09-01 2008-03-06 Senju Metal Industry Co., Ltd. Couvercle pour une pièce fonctionnelle et son procédé de production

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021177006A1 (ja) 2021-09-10
US20230055157A1 (en) 2023-02-23
JPWO2021177006A1 (ja) 2021-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4770533B2 (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
US8257795B2 (en) Nanoscale metal paste for interconnect and method of use
US20170092611A1 (en) Porous metallic film as die attach and interconnect
JP6848549B2 (ja) 接合用銅ペースト及び半導体装置
JP5926654B2 (ja) パワー半導体モジュールおよびパワー半導体モジュールの製造方法
JP2024529094A (ja) パワーモジュール、電源回路、及びチップ
US9640511B2 (en) Method for producing a circuit carrier arrangement having a carrier which has a surface formed by an aluminum/silicon carbide metal matrix composite material
DE102016206542B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
JP7200527B2 (ja) 接合用金属ペースト及び接合体の製造方法
JP5936407B2 (ja) パワーモジュール製造方法
JP7450769B2 (ja) 半導体装置の製造方法、半導体装置用基板の製造方法、半導体装置及び電力変換装置
JP7412532B2 (ja) 薄板状接合部材の製造方法、半導体装置の製造方法、ならびに、電力変換装置の製造方法
JP2018129352A (ja) 電力用半導体装置およびそれを用いた電力変換装置
KR102279083B1 (ko) 바인더 프리 구리 페이스트 및 이를 이용한 소결 접합방법
JP2018006492A (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2019204828A (ja) 半導体装置、電力変換装置、および半導体装置の製造方法
JP7531624B2 (ja) 半導体装置、電力変換装置および半導体装置の製造方法
JP7286016B2 (ja) パワー半導体装置及びその製造方法並びに電力変換装置
WO2018199259A1 (ja) 半導体装置及び電力変換装置並びに半導体装置の製造方法
JP7468358B2 (ja) 接合体及び半導体装置の製造方法、並びに接合用銅ペースト
Fu et al. Bonding 1200 V, 150 A IGBT chips (13.5 mm× 13.5 mm) with DBC substrate by pressureless sintering nanosilver paste for power electronic packaging
JP2021101453A (ja) 半導体装置およびその製造方法ならびに電力変換装置
JP7487614B2 (ja) 半導体装置、半導体装置の製造方法及び電力変換装置
JP2015167193A (ja) 金属微粉末ペーストを用いた接合方法
WO2024176947A1 (ja) 半導体装置、電力変換装置および半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220720

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230704

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230830

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231128

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7412532

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150