用于银烧结连接的镀覆方法、镀膜、功率模块用基板、半导体元件和半导体装置与流程

本发明涉及一种用于银烧结连接的镀覆方法、用于银烧结连接的镀膜、功率模块用基板、半导体元件和半导体装置。

背景技术：

1、以往，功率半导体使用si(硅)半导体。而且，近年来，相比si半导体，能在更高温度下工作的sic(碳化硅)半导体和gan(氮化镓)半导体的使用正在发展。因此，预计半导体的工作温度升至200℃以上的高温，将半导体元件连接在基板上的键合部的耐热性也变得有必要。在此，备受瞩目的连接技术之一是银烧结连接。另一方面，为进行银烧结连接，需要对基板等进行连接的构件做表面处理，而由该表面处理形成的镀膜也同样需要耐热性。

2、例如，专利文献1中公开了通过由基底层的镍镀膜和在镍镀膜上形成的特定合金镀膜所构成的覆膜，提高作为半导体元件和支撑体的连接部的芯片粘接部的耐热可靠性。

3、【现有技术文献】

4、【专利文献】

5、【专利文献1】日本特开2018-46276号公报

技术实现思路

1、【发明要解决的课题】

2、基板中设置有在基材之上的由铜或铝形成的电路。同时，在半导体元件与电路的连接中使用银烧结连接的情况下，为了确保良好的连接强度，有时会在与银烧结层接触的电路的最表层使用银镀膜。虽然通过银镀膜可以得到良好的初期连接强度，但银镀膜容易透过氧，特别是在高温条件下，有可能导致铜或铝等基底金属的氧化，从而降低连接强度，使耐热性趋于变差。为了解决此问题，还需要设置基底金属的氧化阻挡层。

3、本发明人等深入研究，结果发现，为了防止基底金属的氧化，可将镍镀膜作为阻挡层使用，但无法充分保证镍镀膜和银镀膜的密合性。

4、进而，本发明人等深入研究，结果发现，虽然通过使用钯(pd)镀膜或铂(pt)镀膜作为镍镀膜和银镀膜的密合层，可以确保镍镀膜和银镀膜的密合性，但钯或铂的价格很高，存在成本的问题。

5、本发明解决了本发明人等所发现的上述课题，达到以下目的。即，本发明的目的在于提供一种用于银烧结连接的镀覆方法，其能低成本地确保镍镀膜与银镀膜的密合性，并具有良好耐热性的，以及一种用于银烧结连接的镀膜、具备该镀膜的功率模块用基板、具备该镀膜的半导体元件和具备该功率模块用基板的半导体装置。

6、【解决课题的技术手段】

7、本发明人等深入研究，结果发现，作为银镀膜，通过使用由置换型化学镀银浴所形成的无电解银镀膜，可以低成本地确保镍镀膜与银镀膜的密合性，还可以得到良好的耐热性，从而完成了本发明。

8、即，本发明涉及一种用于银烧结连接的方法，其包括以下工序：阻挡层形成工序，其在被镀覆面的上侧形成无电解镍镀膜；最表层形成工序，其在无电解镍镀膜的上侧，作为被镀覆面的最表层，用置换型化学镀银浴形成无电解银镀膜。

9、上述置换型无电解镀银浴优选含有选自酰胺化合物、酰亚胺化合物和含硫有机化合物中的至少1种络合剂。

10、上述置换型无电解镀银浴优选含有选自次膦酸化合物和含氮杂环化合物中的至少1种调节剂。

11、上述置换型无电解镀银浴优选含有螯合剂。

12、上述无电解银镀膜的膜厚优选0.01～1.0μm。

13、本发明还涉及一种用于银烧结连接的镀膜(镀膜层叠体)，其具有：无电解镍镀膜，以及在无电解镍镀膜的上侧作为最表层用置换型无电解镀银浴形成的无电解银镀膜。

14、上述置换型无电解镀银浴优选含有选自酰胺化合物、酰亚胺化合物以及含硫有机化合物中的至少1种络合剂。

15、上述置换型无电解镀银浴优选含有选自次膦酸化合物和含氮杂环化合物中的至少1种调节剂。

16、上述置换型无电解镀银浴优选含有螯合剂。

17、上述无电解银镀膜的膜厚优选0.01～1.0μm。

18、本发明还涉及一种功率模块用基板，其具备：基材、在上述基材之上形成的电路、在上述电路表面形成的上述镀膜。

19、上述电路优选由铜和/或铝组成的电路。

20、上述镀膜的表面优选银烧结连接面。

21、本发明还涉及一种半导体元件，其在表面具有上述镀膜。

22、本发明还涉及一种半导体装置，其具备：上述功率模块用基板和/或在表面具有上述镀膜的半导体元件。

23、上述半导体装置中，上述功率模块用基板和/或具有上述镀膜的半导体元件的上述镀膜表面优选银烧结连接面。

24、此外，上述半导体装置中，具备上述功率模块用基板和半导体元件，其中，优选上述功率模块用基板的上述镀膜表面与上述半导体元件进行银烧结连接。

25、上述半导体装置中，上述半导体元件优选在表面具有上述镀膜的半导体元件。

26、此外，上述半导体装置中，具备功率模块用基板和表面具有上述镀膜的半导体元件，其中，优选上述半导体元件的上述镀膜表面与上述功率模块用基板进行银烧结连接的半导体装置。

27、【发明的效果】

28、根据本发明，用于银烧结连接的镀覆方法包括以下工序：阻挡层形成工序，其在被镀覆面的上侧形成无电解镍镀膜；最表层形成工序，其在无电解镍镀膜的上侧，作为被镀覆面的最表层，用置换型无电解镀银浴形成无电解银镀膜；因而，可以低成本地确保镍镀膜和银镀膜之间的密合性，并具有良好的耐热性。

29、此外，根据本发明，用于银烧结连接的镀膜(镀膜层叠体)包括：无电解镍镀膜，，以及在无电解镍镀膜的上侧，作为最表层，具有用置换型无电解镀银浴形成的无电解银镀膜；因而，可以低成本地确保镍镀膜和银镀膜之间的密合性，并具有良好的耐热性。

30、此外，根据本发明，功率模块用基板具备基材、在上述基材之上形成的电路、在上述电路表面形成的特定镀膜(镀膜层叠体)，因而可以低成本地确保镍镀膜和银镀膜之间的密合性，并具有良好的耐热性。

31、此外，根据本发明，半导体元件的表面具有特定的镀膜(镀膜层叠体)，因而其为可以低成本地确保镍镀膜和银镀膜之间的密合性，并具有良好的耐热性，可靠性高的半导体元件。

32、此外，根据本发明，半导体装置具备特定的功率模块用基板和/或特定的半导体元件，因而其为可以低成本地确保镍镀膜和银镀膜之间的密合性，并具有良好的耐热性，可靠性高的半导体装置。

技术特征：

1.一种用于银烧结连接的镀覆方法，其包括以下工序：

2.根据权利要求1所述的镀覆方法，其中，所述置换型无电解镀银浴含有选自酰胺化合物、酰亚胺化合物以及含硫有机化合物中的至少1种络合剂。

3.根据权利要求1或2所述的镀覆方法，其中，所述置换型无电解镀银浴含有选自次膦酸化合物和含氮杂环化合物中的至少1种调节剂。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的镀覆方法，其中，所述置换型无电解镀银浴含有螯合剂。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的镀覆方法，其中，所述无电解银镀膜的膜厚为0.01～1.0μm。

6.一种用于银烧结连接的镀膜，其具有：

7.根据权利要求6所述的镀膜，其中，所述置换型无电解镀银浴含有选自酰胺化合物、酰亚胺化合物以及含硫有机化合物中的至少1种络合剂。

8.根据权利要求6或7所述的镀膜，其中，所述置换型无电解镀银浴含有选自次膦酸化合物和含氮杂环化合物中的至少1种调节剂。

9.根据权利要求6～8中任一项所述的镀膜，其中，所述置换型无电解镀银浴含有螯合剂。

10.根据权利要求6～9中任一项所述的镀膜，其中，所述无电解银镀膜的膜厚为0.01～1.0μm。

11.一种功率模块用基板，其是具备：

12.根据权利要求11所述的功率模块用基板，其中，所述电路是由铜和/或铝组成的电路。

13.根据权利要求11或12所述的功率模块用基板，其中，所述镀膜的表面为银烧结连接面。

14.一种半导体元件，其在表面具有权利要求6～10中任一项所述的镀膜。

15.一种半导体装置，其具备权利要求11～13中任一项所述的功率模块用基板和/或权利要求14中所述的半导体元件。

16.根据权利要求15所述的半导体装置，其中，权利要求11～13中任一项所述的功率模块用基板和/或权利要求14中所述的半导体元件所具有的所述镀膜的表面是银烧结连接面。

技术总结
提供一种可以低成本地确保镍镀膜和银镀膜之间的密合性，并具有良好的耐热性的用于银烧结连接的镀覆方法、用于银烧结连接的镀膜、具备该镀膜的功率模块用基板、具备该镀膜的半导体元件以及具备该功率模块用基板的半导体装置。提供一种用于银烧结连接的镀覆方法，其包括以下工序：阻挡层形成工序，其在被镀覆面的上侧形成无电解镍镀膜；最表层形成工序，其在无电解镍镀膜的上侧，作为被镀覆面的最表层，用置换型无电解镀银浴形成无电解银镀膜。

技术研发人员：大久保洋树,小田幸典,村山敬祐,佐藤雅亮
受保护的技术使用者：上村工业株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24