JPH0596395A - 接合材、接合方法および半導体装置 - Google Patents
接合材、接合方法および半導体装置Info
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- JPH0596395A JPH0596395A JP3257282A JP25728291A JPH0596395A JP H0596395 A JPH0596395 A JP H0596395A JP 3257282 A JP3257282 A JP 3257282A JP 25728291 A JP25728291 A JP 25728291A JP H0596395 A JPH0596395 A JP H0596395A
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- H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
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Abstract
(57)【要約】
【目的】半導体チップを基材に固定するための接合材の
組成を均一にし、かつ接合が完了するまでに必要な熱処
理時間の短縮化ができるようにする。 【構成】高融点半田層４１中に連続した空隙４３を設
け、低融点半田層４２ａ，４２ｂを半導体チップと基材
との間に濡れ広がらたときの余剰な低融点半田層４２
ａ，４２ｂを連続空隙４３中に吸入させることにより、
半導体チップと基材との間の低融点半田層４２ａ，４２
ｂの厚さを薄くかつ均一にし、しかも連続空隙４３と低
融点半田層４２ａ，４２ｂの間に多くの接触界面を形成
し、拡散に必要な熱処理時間を短縮化する。
組成を均一にし、かつ接合が完了するまでに必要な熱処
理時間の短縮化ができるようにする。 【構成】高融点半田層４１中に連続した空隙４３を設
け、低融点半田層４２ａ，４２ｂを半導体チップと基材
との間に濡れ広がらたときの余剰な低融点半田層４２
ａ，４２ｂを連続空隙４３中に吸入させることにより、
半導体チップと基材との間の低融点半田層４２ａ，４２
ｂの厚さを薄くかつ均一にし、しかも連続空隙４３と低
融点半田層４２ａ，４２ｂの間に多くの接触界面を形成
し、拡散に必要な熱処理時間を短縮化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップを基材に
接合するための接合材、およびその接合方法、ならび
に、半導体チップと基材とを有した半導体装置に関す
る。
接合するための接合材、およびその接合方法、ならび
に、半導体チップと基材とを有した半導体装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図９は、半導体装置の要部の分解断面図
である。これらの図において、１０は半導体チップ、２
０は基材（ダイパット）、３０は半導体チップ１０を基
材２０に接合するための接合材としての半田である。こ
こで、半導体チップ１０を基材２０に接合するために半
田３０を溶融させるのであるが、該半田３０は一層構造
となっているため、接合後の半導体チップ１０と基材２
０との間隔が半田３０の濡れ広がりで狭くなり、それを
補う半田３０を供給しようとした場合には、その供給制
御も困難であることに加えて、半田３０の流動に伴う半
導体チップ１０の位置ずれが生じて、その後のワイヤー
ボンディング工程でそのことが問題となるし、さらに、
半導体チップ１０と基材２０との接合部に耐熱性が要求
される場合では、その耐熱温度以上の融点の半田を用い
ることになるが、これでは、該接合温度も高くなって半
導体チップ１０と基材２０との熱膨張の差に起因する熱
応力が大きくなり、脆弱な半導体チップ１０の場合では
その残留応力などでそれが割れて損傷してしまうという
不具合がある。
である。これらの図において、１０は半導体チップ、２
０は基材（ダイパット）、３０は半導体チップ１０を基
材２０に接合するための接合材としての半田である。こ
こで、半導体チップ１０を基材２０に接合するために半
田３０を溶融させるのであるが、該半田３０は一層構造
となっているため、接合後の半導体チップ１０と基材２
０との間隔が半田３０の濡れ広がりで狭くなり、それを
補う半田３０を供給しようとした場合には、その供給制
御も困難であることに加えて、半田３０の流動に伴う半
導体チップ１０の位置ずれが生じて、その後のワイヤー
ボンディング工程でそのことが問題となるし、さらに、
半導体チップ１０と基材２０との接合部に耐熱性が要求
される場合では、その耐熱温度以上の融点の半田を用い
ることになるが、これでは、該接合温度も高くなって半
導体チップ１０と基材２０との熱膨張の差に起因する熱
応力が大きくなり、脆弱な半導体チップ１０の場合では
その残留応力などでそれが割れて損傷してしまうという
不具合がある。
【０００３】図１０は、上記不具合を解消するために提
案された半田の構造断面図である。この構造は公知では
ないが、半田３０を高融点半田３１の両面のそれぞれに
低融点半田３２を設けた３層構造になっている。
案された半田の構造断面図である。この構造は公知では
ないが、半田３０を高融点半田３１の両面のそれぞれに
低融点半田３２を設けた３層構造になっている。
【０００４】半田３０をこのように３層構造とした場合
では、接合時において低融点半田３２の融点温度以上で
高融点半田３１の融点温度以下の還元雰囲気中で加熱し
て低融点半田３２のみを溶融させてのち、温度を降下さ
せて低融点半田３２を凝固させることによって、高融点
半田３１を殆ど溶融させず初期の厚さのまま保持させて
半導体チップ１０と基材２０との間を所定の間隔を保っ
た状態で該接合ができるようにして、半導体チップ１０
の位置ずれをなくして該接合ののちのワイヤーボンディ
ング工程上の問題を解消している。
では、接合時において低融点半田３２の融点温度以上で
高融点半田３１の融点温度以下の還元雰囲気中で加熱し
て低融点半田３２のみを溶融させてのち、温度を降下さ
せて低融点半田３２を凝固させることによって、高融点
半田３１を殆ど溶融させず初期の厚さのまま保持させて
半導体チップ１０と基材２０との間を所定の間隔を保っ
た状態で該接合ができるようにして、半導体チップ１０
の位置ずれをなくして該接合ののちのワイヤーボンディ
ング工程上の問題を解消している。
【０００５】また、半導体チップ１０は基材２０に高融
点半田３１の融点温度以下の低温で接合することで、半
導体チップ１０にかかる熱応力を小さくすることができ
る。さらに、その低温温度状態を保持することで低融点
半田３２中の成分と高融点半田３１の成分とが相互に拡
散し合う状態とし、最終的には半田３０が均一な組成の
一層状態とし、該一層状態の半田３０の融点、つまり耐
熱性が上記熱処理時の温度よりも上昇する。
点半田３１の融点温度以下の低温で接合することで、半
導体チップ１０にかかる熱応力を小さくすることができ
る。さらに、その低温温度状態を保持することで低融点
半田３２中の成分と高融点半田３１の成分とが相互に拡
散し合う状態とし、最終的には半田３０が均一な組成の
一層状態とし、該一層状態の半田３０の融点、つまり耐
熱性が上記熱処理時の温度よりも上昇する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな接合材では、高融点半田と低融点半田との前記拡散
が遅いために接合完了までの低温温度状態の保持に長時
間かかることになり、生産上の歩留まり低下の大きな一
要因となっていた。
うな接合材では、高融点半田と低融点半田との前記拡散
が遅いために接合完了までの低温温度状態の保持に長時
間かかることになり、生産上の歩留まり低下の大きな一
要因となっていた。
【０００７】したがって、本発明においては、半導体チ
ップを基材に接合を完了させるのに必要な熱処理時間の
短縮化を図れるようにすることを目的としている。
ップを基材に接合を完了させるのに必要な熱処理時間の
短縮化を図れるようにすることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明においてはつぎの構成をとる。
るために、本発明においてはつぎの構成をとる。
【０００９】請求項１の接合材においては、半導体チッ
プを基材に固定するためのものであって、高融点接合材
料層と低融点接合材料層とを有し、半導体チップ裏面に
対向する該高融点接合材料層の表面と、基材表面に対向
する該高融点接合材料層の裏面とのそれぞれに低融点接
合材料層を設けた３層構造を有するとともに、該高融点
接合材料層が内部に連続した空隙を有した多孔質のもの
であることを特徴としている。
プを基材に固定するためのものであって、高融点接合材
料層と低融点接合材料層とを有し、半導体チップ裏面に
対向する該高融点接合材料層の表面と、基材表面に対向
する該高融点接合材料層の裏面とのそれぞれに低融点接
合材料層を設けた３層構造を有するとともに、該高融点
接合材料層が内部に連続した空隙を有した多孔質のもの
であることを特徴としている。
【００１０】請求項２の接合材においては、半導体チッ
プを基材に固定するためのものであって、高融点接合材
料層と低融点接合材料とを有し、該高融点接合材料層が
内部に連続した空隙を有する多孔質のものであるととも
に、該連続空隙中に低融点接合材料が充填されているこ
とを特徴としている。
プを基材に固定するためのものであって、高融点接合材
料層と低融点接合材料とを有し、該高融点接合材料層が
内部に連続した空隙を有する多孔質のものであるととも
に、該連続空隙中に低融点接合材料が充填されているこ
とを特徴としている。
【００１１】請求項３の接合材においては、半導体チッ
プを基材に固定するためのものであって、高融点接合材
料層と低融点接合材料層とを有し、両接合材料層が、半
導体チップと基材との接合間方向に交互に多層に積層さ
れていることを特徴としている。
プを基材に固定するためのものであって、高融点接合材
料層と低融点接合材料層とを有し、両接合材料層が、半
導体チップと基材との接合間方向に交互に多層に積層さ
れていることを特徴としている。
【００１２】請求項４の接合材においては、半導体チッ
プを基材に固定するためのものであって、高融点接合材
料層と低融点接合材料層とを有し、両接合材料層が半導
体チップ裏面と基材表面との接合方向に垂直方向に交互
に多層に積層されていることを特徴としている。
プを基材に固定するためのものであって、高融点接合材
料層と低融点接合材料層とを有し、両接合材料層が半導
体チップ裏面と基材表面との接合方向に垂直方向に交互
に多層に積層されていることを特徴としている。
【００１３】請求項５の接合材においては、半導体チッ
プを基材に固定するためのものであって、高融点接合材
料層と低融点接合材料とを有し、高融点接合材料層内部
にスルーホールが形成されており、該スルーホール内部
に低融点接合材料が設けられることを特徴としている。
プを基材に固定するためのものであって、高融点接合材
料層と低融点接合材料とを有し、高融点接合材料層内部
にスルーホールが形成されており、該スルーホール内部
に低融点接合材料が設けられることを特徴としている。
【００１４】請求項６の接合材においては、半導体チッ
プを基材に固定するためのものであって、高融点接合材
料層と低融点接合材料とを有し、高融点接合材料層の表
裏面のそれぞれにメッシュ状に低融点接合材料を埋め込
んであることを特徴としている。
プを基材に固定するためのものであって、高融点接合材
料層と低融点接合材料とを有し、高融点接合材料層の表
裏面のそれぞれにメッシュ状に低融点接合材料を埋め込
んであることを特徴としている。
【００１５】請求項７の接合方法においては、半導体チ
ップを基材に接合固定する方法であって、半導体チップ
裏面とそれに対向する基材表面とのそれぞれに高融点接
合材料層をあらかじめ設けておくとともに、両高融点接
合材料層間に低融点接合材料層を挿入し、該低融点接合
材料層を高融点接合材料層の融点温度以下の温度に加熱
して溶融状態として両高融点接合材料層に拡散させるこ
とで半導体チップを基材に接合することを特徴としてい
る。
ップを基材に接合固定する方法であって、半導体チップ
裏面とそれに対向する基材表面とのそれぞれに高融点接
合材料層をあらかじめ設けておくとともに、両高融点接
合材料層間に低融点接合材料層を挿入し、該低融点接合
材料層を高融点接合材料層の融点温度以下の温度に加熱
して溶融状態として両高融点接合材料層に拡散させるこ
とで半導体チップを基材に接合することを特徴としてい
る。
【００１６】請求項８の接合方法においては、半導体チ
ップを基材に接合固定する方法であって、半導体チップ
と基材との間に高融点接合材料層を挿入し、かつ、半導
体チップ裏面と高融点接合材料層表面との間、および高
融点接合材料層裏面と基材表面との間のそれぞれに揮発
性溶媒中に微細な低融点接合材料粒子を含む液体を供給
するとともに、該液体が濡れ広がり、前記請求項７と同
様の熱処理を施し半導体チップを基材に接合することを
特徴としている。
ップを基材に接合固定する方法であって、半導体チップ
と基材との間に高融点接合材料層を挿入し、かつ、半導
体チップ裏面と高融点接合材料層表面との間、および高
融点接合材料層裏面と基材表面との間のそれぞれに揮発
性溶媒中に微細な低融点接合材料粒子を含む液体を供給
するとともに、該液体が濡れ広がり、前記請求項７と同
様の熱処理を施し半導体チップを基材に接合することを
特徴としている。
【００１７】請求項９の半導体装置においては、半導体
チップと基材とを有しており、前記請求項１ないし６に
おける接合材を半導体チップと基材との間に載置すると
ともに、該接合材における、低融点接合材料層の融点温
度以上の温度で、かつ、高融点接合材料層の融点温度以
下の温度に熱処理することにより、半導体チップを基材
に接合したことを特徴としている。
チップと基材とを有しており、前記請求項１ないし６に
おける接合材を半導体チップと基材との間に載置すると
ともに、該接合材における、低融点接合材料層の融点温
度以上の温度で、かつ、高融点接合材料層の融点温度以
下の温度に熱処理することにより、半導体チップを基材
に接合したことを特徴としている。
【００１８】請求項１０の半導体装置においては、半導
体チップと基材とを有しており、それらが前記請求項７
または８の接合方法で接合されてなることを特徴として
いる。
体チップと基材とを有しており、それらが前記請求項７
または８の接合方法で接合されてなることを特徴として
いる。
【００１９】
【作用】請求項１においては、低融点接合材料層の融点
温度以上の温度で、かつ、高融点接合材料層の融点温度
以下の温度で加熱して、低融点接合材料層を溶融する
と、該溶融した低融点接合材料が高融点接合材料層内部
の空隙中にしみ込み、拡散面積が大きくなる。
温度以上の温度で、かつ、高融点接合材料層の融点温度
以下の温度で加熱して、低融点接合材料層を溶融する
と、該溶融した低融点接合材料が高融点接合材料層内部
の空隙中にしみ込み、拡散面積が大きくなる。
【００２０】請求項２においては、前記温度と同様の加
熱で高融点接合材料層内部の空隙中の充填低融点接合材
料が溶融する。
熱で高融点接合材料層内部の空隙中の充填低融点接合材
料が溶融する。
【００２１】請求項３においては、両接合材料層の多層
構造によって前記と同様の加熱で接合材料相互の内部で
の拡散進行で全体の組成が均一化される。
構造によって前記と同様の加熱で接合材料相互の内部で
の拡散進行で全体の組成が均一化される。
【００２２】請求項４においては、両接合材料層の該多
層構造によって前記と同様の加熱で接合材料相互の内部
での拡散進行で全体組成が均一化される。
層構造によって前記と同様の加熱で接合材料相互の内部
での拡散進行で全体組成が均一化される。
【００２３】請求項５においては、前記と同様の加熱で
高融点接合材料層内部にスルーホール内部の低融点接合
材料が溶融して濡れ広がることで低融点接合材料の拡散
面積が大きくなる。
高融点接合材料層内部にスルーホール内部の低融点接合
材料が溶融して濡れ広がることで低融点接合材料の拡散
面積が大きくなる。
【００２４】請求項６においては、前記と同様の加熱で
高融点接合材料層の表裏面のそれぞれにメッシュ状に埋
め込んである低融点接合材料が溶融してその拡散面積が
大きくなる。
高融点接合材料層の表裏面のそれぞれにメッシュ状に埋
め込んである低融点接合材料が溶融してその拡散面積が
大きくなる。
【００２５】請求項７においては、半導体チップ裏面と
それに対向する基材表面とのそれぞれに高融点接合材料
層をあらかじめ設け、両高融点接合材料層間に低融点接
合材料層を挿入加熱して溶融状態として、当該低融点接
合材料層を両高融点接合材料層に拡散させることで半導
体チップを基材に接合する。
それに対向する基材表面とのそれぞれに高融点接合材料
層をあらかじめ設け、両高融点接合材料層間に低融点接
合材料層を挿入加熱して溶融状態として、当該低融点接
合材料層を両高融点接合材料層に拡散させることで半導
体チップを基材に接合する。
【００２６】請求項８においては、半導体チップと基材
との間に高融点接合材料層を挿入し、かつ、半導体チッ
プ裏面と高融点接合材料層表面との間、および高融点接
合材料層裏面と基材表面との間のそれぞれに揮発性溶媒
中に微細な低融点接合材料粒子を含む液体を供給すると
ともに、該液体が濡れ広がり、請求項７と同様の熱処理
を施し半導体チップを基材に接合する。
との間に高融点接合材料層を挿入し、かつ、半導体チッ
プ裏面と高融点接合材料層表面との間、および高融点接
合材料層裏面と基材表面との間のそれぞれに揮発性溶媒
中に微細な低融点接合材料粒子を含む液体を供給すると
ともに、該液体が濡れ広がり、請求項７と同様の熱処理
を施し半導体チップを基材に接合する。
【００２７】請求項９においては、半導体チップと基材
とを有しており、前記請求項１ないし６における接合材
を半導体チップと基材との間に載置するとともに、該接
合材における、低融点接合材料層の融点温度以上の温度
で、かつ、高融点接合材料層の融点温度以下の温度に熱
処理することにより、半導体チップを基材に接合する。
とを有しており、前記請求項１ないし６における接合材
を半導体チップと基材との間に載置するとともに、該接
合材における、低融点接合材料層の融点温度以上の温度
で、かつ、高融点接合材料層の融点温度以下の温度に熱
処理することにより、半導体チップを基材に接合する。
【００２８】請求項１０においては、半導体チップと基
材とを有しており、それらを前記請求項７または８の接
合方法で接合している。
材とを有しており、それらを前記請求項７または８の接
合方法で接合している。
【００２９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
に説明する。
【００３０】実施例１ 図１は半田による接合材４０の断面図である。実施例１
の接合材４０は、高融点半田層４１と低融点半田層４２
ａ，４２ｂとを有し、高融点半田層４１は高い融点温度
を有する半田で構成されており、かつ、内部にはその表
面から裏面にかけて連続した空隙４３（図では破線で示
されている。）を有した構造に形成されており、かつ、
その表面と裏面とに低融点半田層４２が設けられてい
る。低融点半田層４２は、高融点半田層４１の融点温度
よりも低い融点温度を有する半田で構成されている。以
下、この定義は同じである。また、このような融点温度
の関係にある半田については周知であるので、その説明
は省略する。さらに、高融点半田層４１内部に空隙を形
成する手法は公知の手法で可能である。
の接合材４０は、高融点半田層４１と低融点半田層４２
ａ，４２ｂとを有し、高融点半田層４１は高い融点温度
を有する半田で構成されており、かつ、内部にはその表
面から裏面にかけて連続した空隙４３（図では破線で示
されている。）を有した構造に形成されており、かつ、
その表面と裏面とに低融点半田層４２が設けられてい
る。低融点半田層４２は、高融点半田層４１の融点温度
よりも低い融点温度を有する半田で構成されている。以
下、この定義は同じである。また、このような融点温度
の関係にある半田については周知であるので、その説明
は省略する。さらに、高融点半田層４１内部に空隙を形
成する手法は公知の手法で可能である。
【００３１】そして、上記構成によって、低融点半田層
４２ａ，４２ｂの融点温度以上の温度で、かつ、高融点
半田層４１の融点温度以下の温度に加熱されることによ
って、低融点半田層４２ａ，４２ｂが溶融状態となり、
半導体チップを基材上に接合するのに必要な量以外の溶
融状態の低融点半田が、高融点半田層４１内部の空隙４
３中にしみ込む。これによって、半導体チップと高融点
半田層４１との間の低融点半田、高融点半田層４１と基
材との間の低融点半田とが、それぞれ必要最少量に抑制
されることになり、かつ、余剰の低融点半田は、高融点
半田層４１内部の空隙４３中にしみ込むことで、半田の
拡散界面が大きくなる。
４２ａ，４２ｂの融点温度以上の温度で、かつ、高融点
半田層４１の融点温度以下の温度に加熱されることによ
って、低融点半田層４２ａ，４２ｂが溶融状態となり、
半導体チップを基材上に接合するのに必要な量以外の溶
融状態の低融点半田が、高融点半田層４１内部の空隙４
３中にしみ込む。これによって、半導体チップと高融点
半田層４１との間の低融点半田、高融点半田層４１と基
材との間の低融点半田とが、それぞれ必要最少量に抑制
されることになり、かつ、余剰の低融点半田は、高融点
半田層４１内部の空隙４３中にしみ込むことで、半田の
拡散界面が大きくなる。
【００３２】したがって、このような構造の接合材４０
においては熱処理を施すと、低融点半田層４２と高融点
半田層４１との間の半田が相互にして拡散して全体の組
成が均一化して、半導体チップと基材との接合が完了す
るまでの熱処理時間は短縮化される。
においては熱処理を施すと、低融点半田層４２と高融点
半田層４１との間の半田が相互にして拡散して全体の組
成が均一化して、半導体チップと基材との接合が完了す
るまでの熱処理時間は短縮化される。
【００３３】実施例２ 図２は実施例２に係る接合材５０の断面図である。図に
示される接合材５０は、多孔質の高融点半田５１と、こ
の高融点半田の内部の空隙に設けられた低融点半田５２
とで構成されている。空隙は図１では破線で示されてい
たが、実施例２ではその空隙に低融点半田が充填されて
いるのでその破線に対応する部分を実線で示して低融点
半田が充填されている状態が示されている。そして、こ
のような構造の接合材５０を、低融点半田５２の融点温
度以下の温度で、かつ、高融点半田５１の融点温度以下
の温度で加熱処理すると、前記実施例と同様の作用効果
を得ることができる。
示される接合材５０は、多孔質の高融点半田５１と、こ
の高融点半田の内部の空隙に設けられた低融点半田５２
とで構成されている。空隙は図１では破線で示されてい
たが、実施例２ではその空隙に低融点半田が充填されて
いるのでその破線に対応する部分を実線で示して低融点
半田が充填されている状態が示されている。そして、こ
のような構造の接合材５０を、低融点半田５２の融点温
度以下の温度で、かつ、高融点半田５１の融点温度以下
の温度で加熱処理すると、前記実施例と同様の作用効果
を得ることができる。
【００３４】実施例３ 図３は実施例３に係る接合材６０の断面図である。図に
示される接合材６０は、低融点半田層６１と高融点半田
層６２とを交互に積層した多層構造とし、低融点半田層
６１と高融点半田層６２との間の相互拡散が内部でも進
行することにより接合材６０全体の組成の均一化が図ら
れ、これによって、必要な熱処理時間の短縮化が可能と
なり、前記実施例と同様の作用効果を得ることができ
る。
示される接合材６０は、低融点半田層６１と高融点半田
層６２とを交互に積層した多層構造とし、低融点半田層
６１と高融点半田層６２との間の相互拡散が内部でも進
行することにより接合材６０全体の組成の均一化が図ら
れ、これによって、必要な熱処理時間の短縮化が可能と
なり、前記実施例と同様の作用効果を得ることができ
る。
【００３５】実施例４ 図４は実施例４に係る接合材７０の断面図である。図に
示される接合材７０は、低融点半田層７１と高融点半田
層７２とを半導体チップと基材との接合方向に垂直な方
向に交互に多層に積層した構造としてあるものであっ
て、半導体チップと基材との接合に必要な最小限の強度
を得るのに必要な部分にだけ半田の濡れ広がりをし、全
体として半導体チップと高融点半田層７２との間の低融
点半田層７１、高融点半田層７２と基材との間の低融点
半田層７１のそれぞれの量を減少させ、さらに、低融点
半田層７１と高融点半田層７２との間の拡散界面が多く
設けられていることで、前記実施例と同様の作用効果を
得ることができる。
示される接合材７０は、低融点半田層７１と高融点半田
層７２とを半導体チップと基材との接合方向に垂直な方
向に交互に多層に積層した構造としてあるものであっ
て、半導体チップと基材との接合に必要な最小限の強度
を得るのに必要な部分にだけ半田の濡れ広がりをし、全
体として半導体チップと高融点半田層７２との間の低融
点半田層７１、高融点半田層７２と基材との間の低融点
半田層７１のそれぞれの量を減少させ、さらに、低融点
半田層７１と高融点半田層７２との間の拡散界面が多く
設けられていることで、前記実施例と同様の作用効果を
得ることができる。
【００３６】実施例５ 図５は実施例５に係る接合８０の断面図である。図に示
される接合材８０は、基材上にシート状の高融点半田層
８１を載置し、その高融点半田層８１に複数のスルーホ
ール８２を適宜位置に設けるとともに、各スルーホール
８２内に低融点半田８３を例えば球状にして供給してな
るものであって、その上に半導体チップを載置して、加
熱することで、低融点半田８３が溶融して高融点半田層
８１の両面に濡れ広がる。これによって、低融点半田８
３の拡散面積が大きくなり、前記実施例と同様の作用効
果を得ることができる。
される接合材８０は、基材上にシート状の高融点半田層
８１を載置し、その高融点半田層８１に複数のスルーホ
ール８２を適宜位置に設けるとともに、各スルーホール
８２内に低融点半田８３を例えば球状にして供給してな
るものであって、その上に半導体チップを載置して、加
熱することで、低融点半田８３が溶融して高融点半田層
８１の両面に濡れ広がる。これによって、低融点半田８
３の拡散面積が大きくなり、前記実施例と同様の作用効
果を得ることができる。
【００３７】実施例６ 図６は実施例６に係る接合材９０の断面図である。図に
示される接合材９０は、高融点半田層９１の両面にメッ
シュ状の溝９２を設け、この溝９２の内部に低融点半田
９３を設けた構造とすることにより、接合界面での低融
点半田９３の量を減少し、かつ、低融点半田９３が高融
点半田層９１の溝９２の中に埋まっていることで拡散面
積を大きくとることができ、その結果、前記実施例と同
様の作用効果を得ることができる。
示される接合材９０は、高融点半田層９１の両面にメッ
シュ状の溝９２を設け、この溝９２の内部に低融点半田
９３を設けた構造とすることにより、接合界面での低融
点半田９３の量を減少し、かつ、低融点半田９３が高融
点半田層９１の溝９２の中に埋まっていることで拡散面
積を大きくとることができ、その結果、前記実施例と同
様の作用効果を得ることができる。
【００３８】実施例７ 図７は実施例７に係る半導体装置１００の断面図であ
る。図に示される半導体装置１００は、半導体チップ１
０と基材２０とを有している。そして、両者１０，２０
を接合材１１０で接合するようになっている。接合材１
１０は、基材２０の表面に高融点半田層１１１ａが、ま
た、半導体チップ１０の裏面に高融点半田層１１１ｂが
あらかじめ設けられてあり、その両者１１１ａ，１１１
ｂ間に低融点半田層１１２が挿入され、該低融点半田層
１１２が高融点半田層１１１ａ，１１ｂの融点温度以下
に加熱されることにより、該低融点半田層１１２を溶融
状態とし、固相である高融点半田層１１１ａ，１１１ｂ
間に、該低融点半田層１１２を非常に薄く、かつ、均一
に濡れ広がらせることができ、これによって、低融点半
田層１１２の供給量を減少させ、かつ拡散方向を上下２
方向とすることで、熱処理に必要に時間を短縮させて、
前記実施例と同様の作用効果を得ることができる。
る。図に示される半導体装置１００は、半導体チップ１
０と基材２０とを有している。そして、両者１０，２０
を接合材１１０で接合するようになっている。接合材１
１０は、基材２０の表面に高融点半田層１１１ａが、ま
た、半導体チップ１０の裏面に高融点半田層１１１ｂが
あらかじめ設けられてあり、その両者１１１ａ，１１１
ｂ間に低融点半田層１１２が挿入され、該低融点半田層
１１２が高融点半田層１１１ａ，１１ｂの融点温度以下
に加熱されることにより、該低融点半田層１１２を溶融
状態とし、固相である高融点半田層１１１ａ，１１１ｂ
間に、該低融点半田層１１２を非常に薄く、かつ、均一
に濡れ広がらせることができ、これによって、低融点半
田層１１２の供給量を減少させ、かつ拡散方向を上下２
方向とすることで、熱処理に必要に時間を短縮させて、
前記実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】実施例８ 図８は実施例８に係る半導体装置１２０の断面図であ
る。図に示される半導体装置１２０は、半導体チップ１
０、基材２０とを有し、両者１０，２０間を接合材１３
０で接合するようになっている。そして、接合材１３０
は、揮発性溶媒１３１ａ，１３１ｂ、高融点半田層１３
２、および揮発性溶媒１３１ａ，１３１ｂそれぞれ中の
微細低融点半田粒子１３３から構成されている。そし
て、基材２０上に微細低融点半田粒子１３３を含む揮発
性溶媒１３１ａを適量滴下し、その上に高融点半田層１
３２を置き、その上にさらに、同じく該半田粒子１３３
を含む前記溶媒１３１ｂを滴下したうえで、半導体チッ
プ１０を載置し、この状態で実施例７と同様の加熱を施
すことにより、揮発性溶媒１３１ａ，１３１ｂをそれぞ
れ気化させ、残った微細低融点半田粒子１３３を溶融状
態として、半導体チップ１０と高融点半田層１３２との
間、高融点半田層１３２と基材２０との間に、その微細
低融点半田粒子１３３を均一にかつ薄く濡れ広がらせる
ことができる。これによって、熱処理時間の短縮化を図
るとともに、揮発性溶媒１３２を気化させて半導体装置
１２０の信頼性に悪影響を及ぼさないようにして、前記
実施例と同様の作用効果を得ることができる。
る。図に示される半導体装置１２０は、半導体チップ１
０、基材２０とを有し、両者１０，２０間を接合材１３
０で接合するようになっている。そして、接合材１３０
は、揮発性溶媒１３１ａ，１３１ｂ、高融点半田層１３
２、および揮発性溶媒１３１ａ，１３１ｂそれぞれ中の
微細低融点半田粒子１３３から構成されている。そし
て、基材２０上に微細低融点半田粒子１３３を含む揮発
性溶媒１３１ａを適量滴下し、その上に高融点半田層１
３２を置き、その上にさらに、同じく該半田粒子１３３
を含む前記溶媒１３１ｂを滴下したうえで、半導体チッ
プ１０を載置し、この状態で実施例７と同様の加熱を施
すことにより、揮発性溶媒１３１ａ，１３１ｂをそれぞ
れ気化させ、残った微細低融点半田粒子１３３を溶融状
態として、半導体チップ１０と高融点半田層１３２との
間、高融点半田層１３２と基材２０との間に、その微細
低融点半田粒子１３３を均一にかつ薄く濡れ広がらせる
ことができる。これによって、熱処理時間の短縮化を図
るとともに、揮発性溶媒１３２を気化させて半導体装置
１２０の信頼性に悪影響を及ぼさないようにして、前記
実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したことから明らかないよう
に、本発明によれば、半導体チップを基材に固定する際
の接合材の形状とか供給方法などから該半導体チップを
基材に固定するのに必要な熱処理時間の短縮化が可能と
なる。
に、本発明によれば、半導体チップを基材に固定する際
の接合材の形状とか供給方法などから該半導体チップを
基材に固定するのに必要な熱処理時間の短縮化が可能と
なる。
【図１】本発明の実施例１に係る接合材の断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例２に係る接合材の断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施例３に係る接合材の断面図であ
る。
る。
【図４】本発明の実施例４に係る接合材の断面図であ
る。
る。
【図５】本発明の実施例５に係る接合材の断面図であ
る。
る。
【図６】本発明の実施例６に係る接合材の断面図であ
る。
る。
【図７】本発明の実施例７に係る半導体装置の断面図で
ある。
ある。
【図８】本発明の実施例８に係る半導体装置の断面図で
ある。
ある。
【図９】従来例に係る半導体装置の断面図である。
【図１０】公知ではない３層構造の接合材の断面図であ
る。
る。
４０ 接合材 ４１ 高融点半田層 ４２ａ，４２ｂ 低融点半田層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成３年１２月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】半田３０をこのように３層構造とした場合
では、接合時において低融点半田３２の融点温度以上で
高融点半田３１の融点温度以下の還元雰囲気中で加熱し
て低融点半田３２のみを溶融させてのち、温度を降下さ
せて低融点半田３２を凝固させることによって、高融点
半田３１を溶融させず初期の厚さのまま保持させて半導
体チップ１０と基材２０との間を所定の間隔を保った状
態で該接合ができるようにして、半導体チップ１０の位
置ずれをなくして該接合ののちのワイヤーボンディング
工程上の問題を解消している。
では、接合時において低融点半田３２の融点温度以上で
高融点半田３１の融点温度以下の還元雰囲気中で加熱し
て低融点半田３２のみを溶融させてのち、温度を降下さ
せて低融点半田３２を凝固させることによって、高融点
半田３１を溶融させず初期の厚さのまま保持させて半導
体チップ１０と基材２０との間を所定の間隔を保った状
態で該接合ができるようにして、半導体チップ１０の位
置ずれをなくして該接合ののちのワイヤーボンディング
工程上の問題を解消している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４０】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば、半導体チップを基材に固定する際の接
合材の形状とか供給方法などから該半導体チップを基材
に固定するのに必要な熱処理時間の短縮化が可能とな
る。
本発明によれば、半導体チップを基材に固定する際の接
合材の形状とか供給方法などから該半導体チップを基材
に固定するのに必要な熱処理時間の短縮化が可能とな
る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/50 Ｌ 9272−4Ｍ // Ｂ２３Ｋ 101:40 (72)発明者 上田 直人 伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機株式会 社北伊丹製作所内 (72)発明者 竹内 利夫 伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機株式会 社北伊丹製作所内
Claims (10)
- 【請求項１】 半導体チップを基材に固定するためのも
のであって、高融点接合材料層と低融点接合材料層とを
有し、半導体チップ裏面に対向する該高融点接合材料層
の表面と、基材表面に対向する該高融点接合材料層の裏
面とのそれぞれに低融点接合材料層を設けた３層構造を
有するとともに、該高融点接合材料層が内部に連続した
空隙を有した多孔質のものであることを特徴とする接合
材。 - 【請求項２】 半導体チップを基材に固定するためのも
のであって、高融点接合材料層と低融点接合材料とを有
し、該高融点接合材料層が内部に連続した空隙を有する
多孔質のものであるとともに、該連続空隙中に低融点接
合材料が充填されていることを特徴とする接合材。 - 【請求項３】 半導体チップを基材に固定するためのも
のであって、高融点接合材料層と低融点接合材料層とを
有し、両接合材料層が、半導体チップと基材との接合間
方向に交互に多層に積層されていることを特徴とする接
合材。 - 【請求項４】 半導体チップを基材に固定するためのも
のであって、高融点接合材料層と低融点接合材料層とを
有し、両接合材料層が半導体チップ裏面と基材表面との
接合方向に垂直方向に交互に多層に積層されていること
を特徴とする接合材。 - 【請求項５】 半導体チップを基材に固定するためのも
のであって、高融点接合材料層と低融点接合材料とを有
し、高融点接合材料層内部にスルーホールが形成されて
おり、該スルーホール内部に低融点接合材料が設けられ
ることを特徴とする接合材。 - 【請求項６】 半導体チップを基材に固定するためのも
のであって、高融点接合材料層と低融点接合材料とを有
し、高融点接合材料層の表裏面のそれぞれにメッシュ状
に低融点接合材料を埋め込んであることを特徴とする接
合材。 - 【請求項７】 半導体チップを基材に接合固定する方法
であって、半導体チップ裏面とそれに対向する基材表面
とのそれぞれに高融点接合材料層をあらかじめ設けてお
くとともに、両高融点接合材料層間に低融点接合材料層
を挿入し、該低融点接合材料層を高融点接合材料層の融
点温度以下の温度に加熱して溶融状態として両高融点接
合材料層に拡散させることで半導体チップを基材に接合
することを特徴とする接合方法。 - 【請求項８】 半導体チップを基材に接合固定する方法
であって、半導体チップと基材との間に高融点接合材料
層を挿入し、かつ、半導体チップ裏面と高融点接合材料
層表面との間、および高融点接合材料層裏面と基材表面
との間のそれぞれに揮発性溶媒中に微細な低融点接合材
料粒子を含む液体を供給するとともに該液体が濡れ広が
り、前記請求項７と同様の熱処理を施し半導体チップを
基材に接合することを特徴とする接合方法。 - 【請求項９】 半導体チップと基材とを有しており、前
記請求項１ないし６における接合材を半導体チップと基
材との間に載置するとともに、該接合材における、低融
点接合材料層の融点温度以上の温度で、かつ、高融点接
合材料層の融点温度以下の温度に熱処理することによ
り、半導体チップを基材に接合したことを特徴とする半
導体装置。 - 【請求項１０】 半導体チップと基材とを有しており、
それらが前記請求項７または８の接合方法で接合されて
なることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3257282A JPH0596395A (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 接合材、接合方法および半導体装置 |
| US07/955,307 US5372295A (en) | 1991-10-04 | 1992-10-01 | Solder material, junctioning method, junction material, and semiconductor device |
| US08/335,995 US5609287A (en) | 1991-10-04 | 1994-11-08 | Solder material, junctioning method, junction material, and semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3257282A JPH0596395A (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 接合材、接合方法および半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0596395A true JPH0596395A (ja) | 1993-04-20 |
Family
ID=17304213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3257282A Pending JPH0596395A (ja) | 1991-10-04 | 1991-10-04 | 接合材、接合方法および半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0596395A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006073550A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Toshiba Corp | 接合部材およびその製造方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5321062A (en) * | 1976-07-16 | 1978-02-27 | Hitachi Cable | Brazing insert metal |
| JPS53100152A (en) * | 1977-02-15 | 1978-09-01 | Hitachi Cable Ltd | Composite soldering material and manufacture thereof |
| JPS59169694A (ja) * | 1983-03-16 | 1984-09-25 | Hitachi Ltd | 半田接着方法 |
| JPS63168291A (ja) * | 1986-12-29 | 1988-07-12 | Tokuriki Honten Co Ltd | 複合ろう材のろう付方法 |
| JPH0242787B2 (ja) * | 1985-05-14 | 1990-09-26 | ||
| JPH0347673A (ja) * | 1989-07-17 | 1991-02-28 | Hitachi Ltd | 半田面接合方法およびそれを用いた半導体集積回路装置 |
-
1991
- 1991-10-04 JP JP3257282A patent/JPH0596395A/ja active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH0347673A (ja) * | 1989-07-17 | 1991-02-28 | Hitachi Ltd | 半田面接合方法およびそれを用いた半導体集積回路装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006073550A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Toshiba Corp | 接合部材およびその製造方法 |
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