专利名称：半导体装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及通过焊料使半导体元件与基板接合的半导体装置，本发明特别涉及通过冷喷法在焊料层的周围部形成有防止焊料流动的流出防止部的半导体装置及其制造方法。
背景技术：
图10所示的半导体装置100是搭载有IGBTansulated Gate Bipolar Translator，绝缘栅门极晶体管)等半导体元件101的半导体装置。半导体元件101发出的热量大，因此基板102使用由热传导性好并且导电率高的铝或铜等制作的金属基板或者使用了陶瓷板的绝缘基板。当通过焊料使半导体元件101与基板102的上表面接合时，为了增强基板102与焊料层103的接合性，对由硅形成的半导体元件101的背面实施镍合金等的金属化处理，并且在由金属形成的基板102的表面设置镀镍的电镀层104。在例如对铜板进行压力加工而制作成的基板102上，形成有用于防止焊料流动从而确保焊料层103的厚度的流出防止层105。流出防止层105是通过将不对基板102实施覆膜的部分遮蔽，并且流出由喷镀装置在露出的表面上进行覆盖来形成的。流出防止层105 的覆盖方法使用可比较稳定地形成厚覆膜(50μπι以下)的喷镀法。使用铝、硅、钛等的氧化物来制造流出防止层105。基板102上的流出防止层105被形成为包围半导体元件101 的周围，熔融了的焊料被流出防止层105隔挡从而能够防止焊料流动。在先技术文献专利文献专利文献1 日本专利文献特开平6-177290号公报专利文献2 日本专利文献特开2006-319146号公报
发明内容
发明所要解决的问题在以往的半导体装置100中，通过喷镀来形成流出防止层105，但在喷镀法中，熔融金属粉末，并且将熔融了的金属被喷射至基体材料，因此基体材料受到的热影响增大，因此喷镀法并不是优选的方法。另外，因为喷镀例如在减压度高的腔室内进行等的缘故，覆膜的形成需要较高的成本，由此使得半导体装置100的价格上升。此外，由于基板102被熔融了的材料粉末的热量加热，因此需要时间和人力来应对由于必须进行成膜后的冷却处理等产生的消耗。为了解决所述问题，本发明的目的在于利用低廉的价格形成防止焊料流动的构造从而提供一种半导体装置及其制造方法。用于解决问题的方法本发明的一个方式涉及的半导体装置的特征在于，将半导体元件经由焊料层接合在基板上，并且具有通过围绕所述焊料层的周围来防止焊料在焊接时流动的流出防止部，所述流出防止部通过冷喷法成膜形成，并处于表面被氧化的状态。上述半导体装置优选的是所述流出防止部是通过冷喷法在所述焊料层的周围成膜形成的流出防止层。上述半导体装置优选的是在所述基板上成膜形成焊料接合层，所述半导体元件经由焊料层接合在所述焊料接合层上，所述流出防止部是通过冷喷法沿所述焊料接合层的周围成膜形成的流出防止层。上述半导体装置优选的是所述流出防止层以比所述焊料层高的厚度被成膜形成。上述半导体装置优选的是在所述基板上形成焊料接合层，所述半导体元件经由焊料层接合在所述焊料接合层上，所述流出防止部是通过冷喷法在所述焊料接合层上成膜形成的流出防止层。上述半导体装置优选的是所述流出防止层以比所述焊料层高的厚度被成膜形成。上述半导体装置优选的是所述焊料接合层是由成膜时被氧化的金属经还原处理而形成的，所述流出防止层是由保持在成膜时被氧化的状态的金属形成的。上述半导体装置优选的是所述焊料接合层是通过冷喷法而成膜形成的。上述半导体装置优选的是通过冷喷法来在所述基板上成膜形成焊料接合层，所述半导体元件经由焊料层被接合在所述焊料接合层上，在所述焊料接合层的由于成膜而被氧化的表面中，所述焊料层所处的区域通过在还原气体中进行的加热而被还原，所述流出防止部是位于被还原的区域的周围的保持被氧化的状态的区域。上述半导体装置优选的是通过冷喷法来在所述基板上成膜形成焊料接合层，所述半导体元件经由焊料层被接合在所述焊料接合层上，所述流出防止部是对经还原处理的所述焊料接合层的表面以包围所述焊料层所处的区域的方式在氧化气体中进行加热而被氧化了的区域。本发明的其他方式涉及的半导体装置的制造方法的特征在于，当将半导体元件经由焊料层接合到基板上时，在防止熔融了的焊料发生焊料流动的同时焊接所述半导体元件，通过使用冷喷法的成膜来在所述基板上的围绕所述焊料层的周围的区域形成表面被氧化的状态的流出防止部，将焊接材料配置在所述流出防止部的包围之中，并通过加热使所述焊接材料熔融来焊接所述半导体元件。上述半导体装置的制造方法优选的是准备两片掩模，所述两片掩模在与所述焊料层的区域对应的中央遮蔽部和与所述流出防止部的外周区域对应的外周遮蔽部之间形成有与所述流出防止部对应的开口部，并且所述两片掩模的横截所述开口部来连结所述中央遮断部和外周遮断部的连结部的位置不同，并且在交替使用所述两片掩模的同时通过冷喷法来成膜形成所述流出防止部。上述半导体装置的制造方法优选的是在所述半导体装置是通过在所述基板上成膜形成焊料接合层、并将所述半导体元件经由焊料层接合在所述焊料接合层上来形成的情况下，在通过冷喷法来成膜形成所述焊料接合层、并对所述焊料接合层进行氧化还原处理后，通过冷喷法来成膜形成所述流出防止部。上述半导体装置的制造方法优选的是在所述半导体装置是通过在所述基板上成膜形成焊料接合层、并将所述半导体元件经由焊料层接合在所述焊料接合层上来形成的情况下，通过冷喷法来成膜形成所述焊料接合层，使用不被还原的金属通过冷喷法来成膜形成所述流出防止部，并在成膜形成所述流出防止部后，对所述焊料接合层进行氧化还原处理。上述半导体装置的制造方法优选的是在所述半导体装置是通过在所述基板上成膜形成焊料接合层、并将所述半导体元件经由焊料层接合在所述焊料接合层上来形成的情况下，通过冷喷法来在所述基板上成膜形成所述焊料接合层，并且在所述焊料接合层的被氧化的表面中，将所述焊料层所处的区域通过在还原气体中进行加热来还原，并将位于所述被还原的区域的周围的保持被氧化的状态的区域作为所述流出防止部。上述半导体装置的制造方法优选的是在所述半导体装置是通过在所述基板上成膜形成焊料接合层、并将所述半导体元件经由焊料层接合在所述焊料接合层上来形成的情况下，通过冷喷法来在所述基板上成膜形成所述焊料接合层，然后对所述焊料接合层进行还原处理，并且在被还原的所述焊料接合层的表面中，将包围所述焊料层所处的区域的区域在氧化气体中进行加热来氧化，并且将所述氧化区域作为所述流出防止部。发明效果根据本发明，通过使用冷喷法来形成流出防止部，但所述冷喷法能够在大气中简便地成膜，因此能够提供具有以低廉的价格形成的防止焊料流动的构造的半导体装置。
图1是示出了第一实施方式的半导体装置的截面图；图2是示意地示出了执行冷喷法的成膜装置的构成的图；图3是示出了用于形成流出防止层的第一掩模的图；图4是示出了用于形成流出防止层的第一掩模的图；图5是示出了阶段地成膜的流出防止层的成膜状况的平面图；图6是示出了第二实施方式的半导体装置的截面图；图7是示出了第三实施方式的半导体装置的截面图；图8是示出了第四实施方式的半导体装置的截面图；图9是示出了部分还原方法的概念图；图10是示出了以往的半导体装置的截面图。标号说明1 半导体装置；11:半导体元件；12 基板；13 焊料层；14 焊料接合层；15:流出防止层；91 第一掩模；92 第二掩模。
具体实施例方式接下来，针对本发明涉及的半导体装置及其制造方法，在下面参照附图对其实施方式进行说明。图1是示出了第一实施方式的半导体装置的截面图。在半导体装置1中， 例如IGBT等半导体元件11被搭载于由热传导性好并且导电率高的铝或铜等金属制作的基板12上。半导体元件11与基板12通过焊料接合，但在接合此二者的焊料层13与基板12 之间，为了提高焊料对基板12的接合性而设置有焊料接合层14。另外，为了增强半导体元件与焊料的接合性，在由硅形成的半导体元件的背面也实施镍合金等的金属化处理。通过利用冷喷法、电镀法、真空蒸镀、或者溅射等方法对镍、铜、或锡等进行成膜处理，形成焊料接合层14。但是，当利用电镀法成膜时，为了仅成膜形成焊料接合层14的部分，必须遮蔽除此以外的全部表面，因此需要耗费很多的工夫和很高的成本。真空蒸镀和溅射也需要利用价格高昂的真空设备来进行成膜，并且真空排气等也需要时间，因此生产率差并且需要花费高成本。因此，使用容易进行部分成膜、并且在成本、处理时间、以及设备费用方面具有优势的冷喷法是有效的。图2是示意地示出了执行冷喷法的成膜装置的构成的图。成膜装置80具有供应压缩气体的压缩机81，从所述压缩机81输送的压缩气体被加热装置82加热，并且经由压力调整阀83从喷嘴84喷出。在粉末罐85中填充有例如铜粉末，加热器86被设置为在喷嘴84也能够对从所述粉末罐85送来的铜粉末进行加热。并且，为了将铜粉末喷射至特定的区域来成膜，设置有使喷嘴84平行移动的驱动装置87。当通过成膜装置80形成焊料接合层14时，在基板12上配置有掩模88。掩模88 形成有与成膜区域相当的大小的开口框881，开口框881的位置以与基板12配合的方式设置。平均粒径为5 60 μ m的铜粉末被从粉末罐85供应至喷嘴84，并且所述铜粉末通过加热器86被加热。另外，经加热的压缩气体被从压缩机81送入至喷嘴84。被加热至50°C 200°C的固相状态的铜粉末与压缩气体一起强劲地从喷嘴84向基板12的表面喷射。从喷嘴84喷射的铜粉末在固体的状态下以接近超音速的高速冲撞基板12，并通过产生塑性变形从而附着在基板12上来形成膜。当铜粉末冲撞基板12时，动能转化为热能，根据材料的不同，材料表面的温度可能超过熔点，从而铜粉末与基板12接合并获得牢固的接合力。并且，喷射铜粉末的喷嘴84沿着成膜区域反复进行水平移动，由此在基板12上形成预定厚度的焊料接合层14。通过冷喷法被成膜形成了焊料接合层14后的基板12被投入到炉内，从而在还原性气体的氛围中(例如在氩气、氦气、氮气等中混入3 100%的氢的氛围中)以及200°C 700°C的温度条件下被进行热处理。焊料接合层14在含有氢的气体氛围中被进行热处理， 从而作为覆膜而附着并堆积的铜粒子的表面的氧化层被还原，从而没有被氧化的铜覆盖基板12的表面。这样，能够在焊料接合层14的表面进行焊接，但是反过来，焊料由于还原处理而容易熔解扩大，从而产生焊料流动的问题。构成半导体元件11的硅和构成焊料接合层14的铜等的线膨胀系数存在差值。因此，当反复使用半导体装置1时，由于冷热冲击产生的剪应力作用于接合上述二者的焊料层13。因此，为了能够使应力分散，要求焊料层13具有一定以上的膜厚，膜厚不足的情况会导致疲劳断裂。如果在焊接半导体元件11时，应该留在原来的预定区域的焊料流走，从而焊料层13的厚度变薄，则可能变得不能够确保焊料层13具有能够使应力充分分散的膜厚。CN 102549738 A另外，如果焊料在广阔的区域熔解扩大，则焊料会附着在位于半导体元件11的周围的连接引线(未图示)的连接区域，从而导致产品质量不佳。因此，在半导体装置1上，以包围焊料接合层14的周围的方式形成有防止焊料流动的流出防止层15。与焊料接合层14相同，通过能够以低成本成膜的冷喷法，成膜形成流出防止层15。流出防止层15也通过成膜装置80而被成膜，但此时，使用有图3及图4所示的两片掩模。第一掩模91和第二掩模92在覆盖焊料接合层14的中央遮蔽部911、921的周围分别形成开口部912、922，在开口部912、922的外侧存在有外周遮蔽部913、923。开口部912、922被各自形成于两个位置的连结部915、925断开，从而不形成为环状。这是为了使中央遮蔽部911或921与外周遮蔽部913或923连结。因此，当只使用一片掩模时，应该形成为环状的流出防止层15在连结部915、925的位置被断开。因此，当使第一掩模91与第二掩模92 二者重合时，各自的连结部915、925的位置为另一掩模的开口部922、912，如此，将各自的位置错开而形成。在成膜形成流出防止层15时，首先将图3所示的第一掩模91配置在基板12上， 并进行对位，使得中央遮蔽部911与焊料接合层14重合。然后，通过使用了图2所示的成膜装置80的冷喷法来进行成膜。即，从喷嘴84强劲地喷射的铜粉末穿过开口部912而冲撞基板12的表面，并产生塑性变形而附着在基板12上，由此形成膜。喷嘴84 —边喷射铜粉末一边遍及开口部912的全部区域地移动，由此在基板12上形成图5所示的第一膜151。 图5是示出了阶段地成膜的流出防止层15的成膜状况的平面图。第一膜151具有与开口部912对应的平面形状，所述第一膜151被分割成两个部分，在所述两个部分之间形成有切断部155。在形成第一膜151后，配置第二掩模92来取代第一掩模91，并再次从喷嘴84喷射铜粉末。因此，在第一膜151上重叠地成膜形成第二膜 152。此时，铜粉末进入切断部155，从而填埋其凹陷。另一方面，第二膜152具有与被分割成两个部分的开口部922对应的平面形状，并在两个位置形成有切断部156。因此，再配置第一掩模91来取代第二掩模92，从而交替地进行成膜。当在基板12上形成焊料接合层14和流出防止层15后，将半导体元件11焊接在焊料接合层14上。即，使半导体元件11经由箔状或颗粒状的焊接材料与焊料接合层14重叠，并通过加热焊接材料使其熔融来进行焊接。此时，焊料接合层14的周围的流出防止层 15处于铜被氧化了的状态，因此熔融了的焊料不会不进行接合而熔解扩大至流出防止层 15的外侧。因此，防止了焊料流动的焊料层13能够确保一定以上的膜厚。根据本实施方式，能够提供具有流出防止层15的半导体装置1，所述流出防止层 15通过使用冷喷法被以低廉的价格形成。这是因为通过冷喷法，能够在大气中简便地成膜，并且能够通过使用第一掩模91和第二掩模92来以低廉的价格进行部分成膜。另外，通过使用第一掩模91和第二掩模92，能够使流出防止层15成为没有裂缝的环状，并且能够更好地防止焊料的流出。流出防止层15通过防止焊料流动来限定焊料的熔解扩大的区域，从而使焊料不会到达引线连接的接合区域，从而能够防止引线接合情况不佳。除此之外，还能够提高被接合的半导体元件11的位置精度。通过交替使用上述第一掩模91和第二掩模92来填埋流出防止层15的切断部 155、156。但是，也可预见到以下情况由于第一掩模91被浮起配置，喷射的铜粉末绕入连结部915的下侧，从而导致成膜部分相连。在该情况下，因为形成有切断部155，所以也可以只使用第一掩模91来形成流出防止层15。另外，切断部155只位于局部并且宽度小。因此，当在切断部155不发生焊料流出、或者焊料的熔解扩大不成为产品的障碍时，同样也可以只使用第一掩模91来成膜。半导体装置1包括焊料接合层14和流出防止层15，所述焊料接合层14和流出防止层15都是通过使用冷喷法进行铜粉末的成膜形成的。因此，首先形成焊料接合层14并对其进行还原处理，然后，成膜形成流出防止层15并且不进行还原处理而使氧化膜残留。另一方面，当在形成流出防止层15时使用了铝等在还原处理中不被还原的金属时，也可以在形成焊料接合层14和流出防止层15后，一起进行还原处理。另外，在半导体装置1中，利用铜来形成流出防止层15，但是除了上述的铝之外， 优选使用金或银等比重和比热大、热传导率高的材料。在半导体装置1中，半导体元件11 是发热体，因此在使用时，其发热量增大。因此，通过设置热传导性好的流出防止层15来进行热扩散和多余热量的吸收，能够提高半导体装置1的整体的散热性能。(第二实施方式)接下来，针对本发明涉及的半导体装置的第二实施方式进行说明。图6是示出了第二实施方式的半导体装置的截面图。针对与图1相同的构成，标注相同的符号来进行说明。半导体装置2被构成为在基板12上形成有焊料接合层16，半导体元件11经由焊料层13接合在所述焊料接合层16上。为了在焊料接合层16上重叠地形成流出防止层17，焊料接合层16被形成为比所述第一实施方式的焊料接合层14的面积更大。焊料接合层16通过利用冷喷法、电镀法、真空蒸镀、或者溅射等方法对镍、铜、或者锡等进行成膜处理形成，在此对通过利用冷喷法使铜粉末成膜形成的焊料接合层16进行说明。由于成膜后的还原处理，焊料接合层16的焊料发生熔解扩大，因此形成有防止焊料流动的流出防止层17。流出防止层17是通过利用冷喷法使铜粉末成膜形成的，当形成流出防止层17时，使用有图3及图4所示的第一及第二掩模91、92。流出防止层17被形成为围绕半导体元件11的周围的墙壁，因此当进行焊接时，箔状或颗粒状的焊接材料和半导体元件11重叠地进入流出防止层17的框中。因此，流出防止层17的高度被形成为至少比焊料层13的膜厚(100 400 μ m)更高。这是为了在使半导体装置2向焊料炉移动时，在不使用夹具的情况下，也能够使焊接材料和半导体元件11 不从流出防止层17脱落。并且，具有高度的流出防止层17能够进行隔挡，使得在进行焊接时，熔融了的焊料不发生流动。另外，流出防止层17如上述那样防止焊料流动，由此焊料的熔解扩大的区域被限定，并且被接合的半导体元件11的位置精度提高。因此，在本实施方式中，也能够获得如下的与所述第一实施方式相同的效果即， 能够提供具有流出防止层17的半导体装置2等，其中，所述流出防止层17通过使用冷喷法以低廉的价格形成。另外，由于使用热传导性好的铜制作的焊料接合层16和流出防止层 17,半导体装置2的体积增大从而热容量增大，由此能够使半导体装置2的整体的散热性能提高。此外，仅通过以放入流出防止层17内的方式来配置焊接材料和半导体元件11，即可不必对半导体装置2进行直至焊接结束为止的保持，因此能够实现夹具等的废除和生产设备的简单化，从这一点上也能够实现成本的削减。(第三实施方式)接下来，针对本发明涉及的半导体装置的第三实施方式进行说明。图7是示出了第三实施方式的半导体装置的截面图。针对与图1相同的构成，标注相同的符号来进行说明。半导体装置3被构成为在基板12上形成有焊料接合层14，半导体元件11经由焊料层 13接合在所述焊料接合层16上。焊料接合层14通过利用冷喷法使铜粉末成膜形成，由于成膜后的还原处理，焊料发生熔解扩大，因此在其周围形成有防止焊料流动的流出防止层 18。流出防止层18是通过利用冷喷法使铜粉末成膜形成的，当形成流出防止层18时，使用有图3及图4所示的第一及第二掩模91、92。流出防止层18在基板12上直接成膜，并且被形成为围绕半导体元件11的周围的墙壁。流出防止层18的高度被形成为至少比焊料层14的膜厚更高。因此，即使在不使用夹具的情况下，也能够在将半导体装置3向焊料炉移动时，使焊接材料和半导体元件11不从流出防止层18脱落。另外，具有高度的流出防止层18能够进行隔挡，使得在进行焊接时， 熔融了的焊料不发生流动。此外，流出防止层18防止焊料流动，由此焊料的熔解扩大的区域被限定，并且被接合的半导体元件11的位置精度提高。因此，在本实施方式中，也能够获得如下的与所述第一实施方式相同的效果即， 能够提供具有流出防止层18的半导体装置3等，其中，所述流出防止层18通过使用冷喷法以低廉的价格形成。另外，由于使用热传导性好的铜制作的焊料接合层18，半导体装置3的体积增大从而热容量增大，由此能够使半导体装置3的整体的散热性能提高。此外，仅通过以放入流出防止层18内的方式来配置焊接材料和半导体元件11，即可不必对半导体装置 2进行直至焊接结束为止的保持，因此能够实现夹具等的废除和生产设备的简单化，从这一点上也能够实现成本的削减。(第四实施方式)接下来，针对本发明涉及的半导体装置的第四实施方式进行说明。图8是示出了第四实施方式的半导体装置的截面图。针对与图1相同的构成，标注相同的符号来进行说明。半导体装置4被构成为在基板12上形成有焊料接合层21，半导体元件11经由焊料层13接合在所述焊料接合层21上。流出防止层21是通过利用冷喷法使铜粉末成膜形成的，并且被形成为比半导体元件11和焊料层13的面积更大。成膜后的焊料接合层21不能够在被氧化的情况下进行焊接。另一方面，因为对整体进行了还原，焊料流动产生。因此，在本实施方式中，部分地实施还原处理，由此氧化部分残留从而不会产生焊料流动。即，在配置有焊料层13的焊料接合层21的中央区域形成有还原部分211，并且存在于其周围的处于被氧化的状态的氧化部分212形成流出防止部。图 9是示出了部分还原方法的概念图。还原处理是通过在具有还原性的还原气体中进行预定温度的加热进行的。在本实施方式的还原处理中，焊料接合层21被放置在氢气等还原气体中。并且，如图9所示，脉冲模式的激光从激光装置220向焊料接合层21的表面照射。在每一个位置照射一定时间的激光，同时一点点地挪动照射位置从而只照射还原部分211。脉冲模式的激光具有足够进行激光照射点的还原的0. 1 2. OJ/(cm2 脉)左右的能量，并且只被注入100msec以下的短时间。因此，只有经激光照射的部分被还原，在其周围，温度的上升被抑制从而没有被进行还原。此外，激光的扫描速度、脉冲照射周期、光束直径、激光波长、以及照射面反射率通过焊料接合层21的膜厚和周围的构造等被适当地进行设定。另外，在激光装置220中使用有CO2激光、YAG(yttrium aluminum garnet，钇铝石榴石)激光、或者光纤激光等。还原气体可以被供应作为腔室内的环境气体，也可以被喷射到激光照射部分。当在焊料接合层21上的预定区域形成还原部分211后，半导体元件11经由箔状或颗粒状的焊料与还原部分211重合，并通过加热被焊接在还原部分211上。此时，在焊料的周围存在保持通过冷喷法成膜后的状态的氧化部分212，因此能够防止焊料流动。因此， 根据本实施方式，能够提供以低廉的价格形成的半导体装置4，所述半导体装置4将通过使用冷喷法形成的焊料接合层21直接作为防止焊料流动的流出防止部分。此外，以上说明了针对焊料接合层21进行部分还原的方法，取而代之，接下来要说明针对焊料接合层21进行部分氧化的方法。在所述方法中，通过冷喷法在基板12上形成焊料接合层21，随后首先对所述焊料接合层21进行还原处理，所述还原处理通过在还原气体中加热所述焊料接合层21进行。因此，全体焊料接合层21被还原，并且焊料流动自然产生，因此，部分的氧化处理被实施。即，在焊料接合层21的中央残留有还原部分211，在其周围，形成有作为流出防止部的被氧化的氧化部分212。在氧化处理中，焊料接合层21被放置在氧化气体中，所述氧化气体包含包括氧元素和卤族元素的具有氧化性的气体。与图9所示的情况相同，在焊料接合层21上，脉冲模式的激光从激光装置220向焊料接合层21的表面照射。但是，在此所述的照射位置是相当于焊料接合层21的氧化部分212的位置。脉冲模式的激光具有足够进行激光照射点的氧化的能量，并且只被注入预定时间。因此，只有经激光照射的部分被氧化，而中央部分并不被氧化。仅限于外周部的氧化部分212的面积比还原部分211小。因此，具有激光照射时间只需要短时间即可的优点。此外，激光的扫描速度、脉冲照射周期、光束直径、激光波长、以及照射面反射率通过焊料接合层21的膜厚和周围的构造等被适当地进行设定。另外，在激光装置220中使用有CO2激光、YAG激光、或者光纤激光等。并且，如果氧化气体包含高浓度的氧元素和卤族元素，则氧化气体的氧化能力增强，因此也可以根据需要进行稀释。另外，氧化气体可以被供应作为腔室内的环境气体，也可以被喷射到激光照射部分。因此，在部分氧化中，也在焊料接合层21的预定区域形成有还原部分211和氧化部分212。然后，半导体元件11经由箔状或颗粒状的焊料与还原部分211重合，并通过加热被焊接在还原部分211上。此时，氧化部分212包围焊料的周围，因此能够防止焊料流动。 由此，能够提供以低廉的价格形成的半导体装置4，所述半导体装置4在通过使用冷喷法形成的焊料接合层21上形成氧化部分212，并将其作为防止焊料流动的流出防止部分。此外，当然本发明并不仅限定于所述实施方式，而是能够在不脱离本发明的要旨的范围内进行种种改良、变形。在所述各实施方式中，对利用被氧化的铜构成流出防止层15等的情况进行了说明，但如果是不与焊料接合并且不熔解的材料，则也可以使用铝、钛、铁、银等来作为通过冷喷法成膜的材料。另外，在第一至第三实施方式中形成有焊料接合层14、16，但是在基板12由铜、 镍、锡、或者其合金形成、并且焊料能够直接接合时，也可以采用省略了焊料接合层14、16 的构成。另外，在第一至第三实施方式中，说明了在形成流出防止层15、17、18时，使用第
11一及第二掩模91、92的方法，但作为其他方法，也可以采用利用树脂等在基板12和焊料接合层14、16上形成保护膜，并通过冷喷法形成流出防止层15、17、18，随后剥离所述保护膜。
另外，基板12也可以是使用了陶瓷板的绝缘基板。
权利要求
1.一种半导体装置，其中，将半导体元件经由焊料层接合在基板上，其特征在于，具有通过围绕所述焊料层的周围来防止焊料在焊接时流动的流出防止部，所述流出防止部通过冷喷法成膜形成，并处于表面被氧化的状态。
2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述流出防止部是通过冷喷法在所述焊料层的周围成膜形成的流出防止层。
3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，在所述基板上成膜形成焊料接合层，所述半导体元件经由焊料层接合在所述焊料接合层上，所述流出防止部是通过冷喷法沿所述焊料接合层的周围成膜形成的流出防止层。
4.如权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述流出防止层以比所述焊料层高的厚度被成膜形成。
5.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，在所述基板上形成焊料接合层，所述半导体元件经由焊料层接合在所述焊料接合层上，所述流出防止部是通过冷喷法在所述焊料接合层上成膜形成的流出防止层。
6.如权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，所述流出防止层以比所述焊料层高的厚度被成膜形成。
7.如权利要求3至6中任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述焊料接合层是由成膜时被氧化的金属经还原处理而形成的，所述流出防止层是由保持在成膜时被氧化的状态的金属形成的。
8.如权利要求7所述的半导体装置，其特征在于，所述焊料接合层是通过冷喷法而成膜形成的。
9.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，通过冷喷法来在所述基板上成膜形成焊料接合层，所述半导体元件经由焊料层被接合在所述焊料接合层上，在所述焊料接合层的由于成膜而被氧化的表面中，所述焊料层所处的区域通过在还原气体中进行的加热而被还原，所述流出防止部是位于被还原的区域的周围的保持被氧化的状态的区域。
10.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，通过冷喷法来在所述基板上成膜形成焊料接合层，所述半导体元件经由焊料层被接合在所述焊料接合层上，所述流出防止部是对经还原处理的所述焊料接合层的表面以包围所述焊料层所处的区域的方式在氧化气体中进行加热而被氧化了的区域。
11.一种半导体装置的制造方法，当将半导体元件经由焊料层接合到基板上时，在防止熔融了的焊料发生焊料流动的同时焊接所述半导体元件，所述半导体装置的制造方法的特征在于，通过使用冷喷法的成膜来在所述基板上的围绕所述焊料层的周围的区域形成表面被氧化的状态的流出防止部，将焊接材料配置在所述流出防止部的包围之中，并通过加热使所述焊接材料熔融来焊接所述半导体元件。
12.如权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，准备两片掩模，所述两片掩模在与所述焊料层的区域对应的中央遮蔽部和与所述流出防止部的外周区域对应的外周遮蔽部之间形成有与所述流出防止部对应的开口部，并且所述两片掩模的横截所述开口部来连结所述中央遮断部和外周遮断部的连结部的位置不同， 并且在交替使用所述两片掩模的同时通过冷喷法来成膜形成所述流出防止部。
13.如权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在所述半导体装置是通过在所述基板上成膜形成焊料接合层、并将所述半导体元件经由焊料层接合在所述焊料接合层上来形成的情况下，在通过冷喷法来成膜形成所述焊料接合层、并对所述焊料接合层进行氧化还原处理后，通过冷喷法来成膜形成所述流出防止部。
14.如权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在所述半导体装置是通过在所述基板上成膜形成焊料接合层、并将所述半导体元件经由焊料层接合在所述焊料接合层上来形成的情况下，通过冷喷法来成膜形成所述焊料接合层，使用不被还原的金属通过冷喷法来成膜形成所述流出防止部，并在成膜形成所述流出防止部后，对所述焊料接合层进行氧化还原处理。
15.如权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在所述半导体装置是通过在所述基板上成膜形成焊料接合层、并将所述半导体元件经由焊料层接合在所述焊料接合层上来形成的情况下，通过冷喷法来在所述基板上成膜形成所述焊料接合层，并且在所述焊料接合层的被氧化的表面中，将所述焊料层所处的区域通过在还原气体中进行加热来还原，并将位于所述被还原的区域的周围的保持被氧化的状态的区域作为所述流出防止部。
16.如权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，在所述半导体装置是通过在所述基板上成膜形成焊料接合层、并将所述半导体元件经由焊料层接合在所述焊料接合层上来形成的情况下，通过冷喷法来在所述基板上成膜形成所述焊料接合层，然后对所述焊料接合层进行还原处理，并且在被还原的所述焊料接合层的表面中，将包围所述焊料层所处的区域的区域在氧化气体中进行加热来氧化，并且将所述氧化区域作为所述流出防止部。
全文摘要
本发明的半导体装置(1)的目的在于以低廉的价格形成防止焊料流动的构造，所述半导体装置(1)的特征在于，半导体元件(11)经由焊料层(13)接合在基板(12)上，并且所述半导体装置(1)具有通过围绕焊料层(13)的周围来防止焊料在焊接时流动的流出防止部(15)，所述流出防止部(15)通过冷喷法形成，其表面处于被氧化的状态。
文档编号H01L21/52GK102549738SQ20108004379
公开日2012年7月4日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者大野裕孝 申请人:丰田自动车株式会社