半导体装置及其制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于得到一种能够确保优良的耐湿性和高的机械强度的半导体装置及其制造方法。在基板（1）的主表面上形成场效应晶体管（2）。接着，在基板（1）的主表面和场效应晶体管（2）上涂敷熔点为450℃以下的低熔点玻璃膜（5）。接着，一边利用绝缘性或半绝缘性的加压夹具（6）将低熔点玻璃膜（5）朝向基板（1）的主表面加压，一边对基板（1）进行加热处理而烧结低熔点玻璃膜（5）。在烧结了低熔点玻璃膜（5）之后，原样地保留加压夹具（6）。
【专利说明】半导体装置及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能够确保优良的耐湿性和高的机械强度的半导体装置及其制造方法。【背景技术】
[0002]使用了 GaAs、GaN等化合物半导体的场效应晶体管等高频半导体装置的通用化快速发展，强烈要求削减成本。为了对应该要求，代替此前的完全气密的金属封装而采用低价格的模塑封装。但是，在模塑封装这样的非气密的封装中，为了防止由于水分的原因而产生的各种劣化，需要谋求半导体装置的高耐湿化。因此，以往由利用等离子体CVD等形成的SiN等的厚膜的绝缘膜覆盖半导体元件或金属膜的表面来防止水分的浸入，从而确保耐湿性。
[0003]但是，利用等离子体CVD等形成的绝缘膜在其成膜条件下容易吸湿水分。并且，由于厚膜化的原因，由于绝缘膜稍微吸湿了水分时的应力变化，膜发生剥离。进而，在由晶体管形状导致的台阶差部分，由于覆盖性或膜质恶化的影响，容易使水分透过或者吸湿。由此，完全防止水分向晶体管部浸入是困难的，完全防止由于水分的原因而产生的各种劣化是困难的。
[0004]为了克服该耐湿性的问题，提出了由低熔点玻璃组成物对半导体元件进行覆盖的钝化方法(例如，参照专利文献I)。
[0005]现有技术文献 专利文献
专利文献1:日本特开昭59-150428号公报。
[0006]例如，在高频半导体装置中，在具有主表面的基板上形成的半导体元件在主表面侧具有达到最大10 μ m左右的高台阶差的情况很多。因此，即使使用低熔点玻璃组成物，在高台阶差部确保良好的覆盖性也是困难的，所以，存在不能确保耐湿性的问题。
[0007]此外，为了削减成本，例如在高频半导体装置中，芯片尺寸封装技术(CSP(ChipScale Package)技术)也正在发展。但是，在产生高的热量的高频高输出半导体装置中，为了提高散热性，将基板薄板化至例如30到150μπι，所以，存在不能维持芯片的机械强度的问题。
【发明内容】
[0008]本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到一种能够确保优良的耐湿性和高的机械强度的半导体装置及其制造方法。
[0009]本发明提供一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具备:在基板的主表面上形成半导体元件的工序；在所述主表面和所述半导体元件上涂敷熔点为450°C以下的低熔点玻璃膜，一边利用绝缘性或半绝缘性的加压夹具将所述低熔点玻璃膜朝向所述基板的主表面加压，一边对所述基板进行加热处理而烧结所述低熔点玻璃膜的工序，在烧结了所述低熔点玻璃膜之后，原样地保留所述加压夹具。[0010]根据本发明，能够确保优良的耐湿性和高的机械强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是示出本发明的实施方式I的半导体装置的俯视图。
[0012]图2是沿着图1的1-1I的剖面图。
[0013]图3是示出本发明的实施方式I的半导体装置的制造工序的剖面图。
[0014]图4是示出本发明的实施方式I的半导体装置的制造工序的剖面图。
[0015]图5是示出本发明的实施方式2的半导体装置的俯视图。
[0016]图6是沿着图5的1-1I的剖面图。
【具体实施方式】
[0017]参照附图对本发明的实施方式的半导体装置及其制造方法进行说明。对相同或对应的结构要素标注相同的附图标记，有时省略重复的说明。
[0018]实施方式I
图1是示出本发明的实施方式I的半导体装置的俯视图。图2是沿着图1的1-1I的剖面图。基板I是S1、GaAs、GaN、InP、SiC等半导体基板、或者蓝宝石、陶瓷等绝缘基板。在基板I的主表面上形成有场效应晶体管2。栅极电极3a、源极电极3b以及漏极电极3c形成在基板I的主表面上，分别与场效应晶体管2的栅极、源极、漏极连接。此外，这里省略了关于晶体管结构的详细的图。此外，也可以使用双极晶体管元件等其他半导体元件代替场效应晶体管2。
[0019]SiN膜4和熔点为450°C以下的低熔点玻璃膜5配置在基板I的主表面和场效应晶体管2上。低熔点玻璃膜5是钒类玻璃、铋类玻璃、铅类玻璃、铅氟类玻璃中的任意一种。它们能够进行在400°C以下的烧结，并且具有耐湿性高的材料特性。
[0020]加压夹具6配置在低熔点玻璃膜5上。加压夹具6为绝缘性或半绝缘性，例如是高熔点玻璃基板。开口部7a、7b、7c贯通低熔点玻璃膜5和加压夹具6，分别使栅极电极3a、源极电极3b以及漏极电极3c的一部分露出。
[0021]接着，使用附图对本实施方式的半导体装置的制造方法进行说明。图3及图4是示出本发明的实施方式I的半导体装置的制造工序的剖面图。
[0022]首先，如图3所示，在基板I的主表面上形成场效应晶体管2。接着，利用金属膜在基板I的主表面上形成与场效应晶体管2的各端子连接的栅极电极3a、源极电极3b以及漏极电极3c。利用等离子体CVD形成覆盖基板I的主表面和场效应晶体管2的SiN膜4，在栅极电极3a、源极电极3b以及漏极电极3c上形成接触孔。
[0023]接着，如图4所示，使低熔点玻璃膜5例如为膏并利用使用了丝网掩模的丝网印刷，涂敷在基板I的主表面和场效应晶体管2上。此时，利用丝网掩模将栅极电极3a、源极电极3b以及漏极电极3c的一部分遮蔽，低熔点玻璃膜5不被涂膜在各电极上。接着，对基板I进行加热处理，进行低熔点玻璃膜5的暂时烧结，使在低熔点玻璃膜5内产生的气泡脱泡。
[0024]接着，如图1所示，一边利用加压夹具6将低熔点玻璃膜5朝向I个基板I的主表面直接加压，一边对基板I进行加热处理而烧结低熔点玻璃膜5。在烧结了低熔点玻璃膜5之后，原样地保留加压夹具6。此外，预先在加压夹具6形成使栅极电极3a、源极电极3b以及漏极电极3c的一部分露出的开口部7a、7b、7c。
[0025]在本实施方式中进行使用了加压夹具6的加压烧结。因此，即便在基板I的主表面上所形成的场效应晶体管2的结构含有10μm以上的高的台阶差的情况下，低熔点玻璃膜5也以具有高的覆盖性的状态覆盖在基板I的主表面和场效应晶体管2上。因此，不会产生没有预期地到达场效应晶体管2部的水分浸入路径，所以能确保优良的耐湿性。
[0026]接着，通过使加压夹具6原样地保留，从而能够确保高的机械强度。特别是，在为了确保场效应晶体管2的散热性而将基板I从背面侧进行研磨并使其薄板化至数十μ m程度的高输出半导体装置中是有效的。
[0027]实施方式2
图5是示出本发明的实施方式2的半导体装置的俯视图。图6是沿着图5的1-1I的剖面图。通孔8a、8b、8c从背面侧贯通基板I,使栅极电极3a、源极电极3b以及漏极电极3c的一部分露出。在基板I的背面侧形成的背面金属膜9通过通孔8a、8b、8c与栅极电极3a、源极电极3b以及漏极电极3c连接。利用背面金属膜9形成有背面栅极电极、背面源极电极以及背面漏极电极。其他的结构与实施方式I相同。在该情况下，也能够得到与实施方式I相同的效果。并且，半导体装置的最表面如在图6中所示的那样，成为仅加压夹具6在表面整体露出的状态。
[0028]在上述的实施方式中示出了高频半导体元件的例子，但是，本发明也能够应用于整流用二极管或PIN 二极管等二端子半导体元件、太阳能电池、光电二极管、LED、半导体激光器、CCD等光半导体元件、Si, GaAs类的半导体集成电路等其他的半导体元件。
[0029]附图标记说明:
1基板
2场效应晶体管(半导体元件)
5低熔点玻璃膜
6加压夹具
3a栅极电极(电极)
3b源极电极(电极)
3c漏极电极(电极)
7a, 7b, 7c 开口部
8a,8b,8c 通孔
9背面金属膜(金属膜)。
【权利要求】
1.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具备: 在基板的主表面上形成半导体元件的工序；以及 在所述主表面和所述半导体元件上涂敷熔点为450°c以下的低熔点玻璃膜，一边利用绝缘性或半绝缘性的加压夹具将所述低熔点玻璃膜朝向所述基板的主表面加压，一边对所述基板进行加热处理而烧结所述低熔点玻璃膜的工序， 在烧结了所述低熔点玻璃膜之后，原样地保留所述加压夹具。
2.—种半导体装置，其特征在于，具备: 基板，具有主表面； 半导体元件，形成在所述主表面上； 熔点为450°C以下的低熔点玻璃膜，配置在所述主表面和所述半导体元件上；以及 绝缘性或半绝缘性的加压夹具，配置在所述低熔点玻璃膜上。
3.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于， 所述低熔点玻璃膜是钒类玻璃、铋类玻璃、铅类玻璃、铅氟类玻璃中的任意一种。
4.如权利要求2或3所述的半导体装置，其特征在于， 所述基板是半导体基板或绝缘基板。
5.如权利要求2或3所述的半导体装置，其特征在于，还具备: 电极，形成在所述主表面上，并且与所述半导体元件连接；以及 开口部，贯通所述低熔点玻璃膜和所述加压夹具，使所述电极的一部分露出。
6.如权利要求2或3所述的半导体装置，其特征在于，还具备: 电极，形成在所述主表面上，并且与所述半导体元件连接； 通孔，贯通所述基板，使所述电极的一部分露出；以及 背面金属膜，形成在所述基板的背面侧，通过所述通孔与所述电极连接。
【文档编号】H01L21/56GK103887249SQ201310700837
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2012年12月20日
【发明者】野上洋一, 山本佳嗣, 横山吉典, 曾田真之介 申请人:三菱电机株式会社