半导体装置及其制造方法与流程

本发明涉及一种半导体装置(半导体模块)及其制造方法。

背景技术：

1、关于以往的半导体模块，半导体芯片、绝缘电路基板以及散热基座利用焊料相互接合，最终经由热复合物安装于冷却片来进行使用。在半导体芯片与绝缘电路基板的接合中，主要实施的是焊接，但近年来，出于高耐热性、高散热性、高可靠性等目的，对使用了银(ag)等金属的纳米粒子或者微米粒子的烧结接合技术进行了研究。

2、在烧结接合技术所使用的烧结材料中，有膏状的烧结材料(烧结膏)以及片状的烧结材料(烧结片)。使用金属掩模等将烧结膏涂布在绝缘电路基板上，并将烧结膏进行干燥来进行使用。烧结片在被转印于半导体芯片的下表面之后，以配置在绝缘电路基板上的方式接合。在使用烧结膏和烧结片中的任一种的情况下，通过进行加压和加热来使烧结材料烧结，从而将绝缘电路基板与半导体芯片接合。

3、专利文献1中公开了如下内容：通过在烧结片形成与半导体芯片的表面侧的凸部对应的凹部来抑制半导体芯片的破坏。专利文献2中公开了如下内容：在宽带隙材料底座设置凹部，向凹部填充银粉，在凹部的银粉上载置宽带隙芯片并进行烧结。专利文献3中公开了如下内容：基板的导电体的芯片搭载面包含进行粗化处理所得到的粗化区域，烧结金属层形成于粗化区域上。

4、专利文献4中公开了如下内容：在半导体芯片的与烧结接合材料接合的背面以及在陶瓷基板的与烧结接合材料接合的上表面的布线形成有多个球面状的凸部。专利文献5中公开了如下内容：半导体模块具备绝缘基板、形成于绝缘基板上的布线层、具有与布线层叠加地配置并且与布线层电连接的一个端子的半导体芯片、以及固定在布线层与半导体芯片之间并且将布线层与半导体芯片电连接的金属的烧结接合材料，在俯视时，布线层在比重叠的半导体芯片的外周靠内侧的位置具有槽部。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本特开2021-002563号公报

8、专利文献2：日本特开2015-207747号公报

9、专利文献3：国际公开第2020/050077号

10、专利文献4：日本特开2018-156988号公报

11、专利文献5：日本特开2017-92168号公报

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、在将烧结片向半导体芯片转印的情况下，在橡胶等弹性体上隔着保护膜载置烧结片，并在烧结片上载置半导体芯片。然后，进行加热和加压由此利用弹性体的凹陷，并在半导体芯片的端部切断烧结片，从而向半导体芯片的下表面转印作为烧结片的一部分的烧结材料层。

3、然而，由于烧结片下的保护膜、橡胶的弯曲，被转印于半导体芯片的烧结材料层的端部会弯曲。在该状态下，当在绝缘电路基板上经由烧结材料层接合半导体芯片时，烧结材料层的弯曲的端部不会与绝缘电路基板接合而成为开口形状。因此，存在如下问题：容易从烧结材料层的与绝缘电路基板接合的面的外周产生裂纹，并且烧结材料层容易从绝缘电路基板剥离，接合强度下降。

4、鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种如下的半导体装置，其能够防止在将片状的烧结材料层转印于半导体芯片时的烧结材料层的弯曲形状所引起的烧结材料层的接合强度的下降。

5、用于解决问题的方案

6、本发明的一个方式的主旨在于提供一种半导体装置，具备：(a)半导体芯片；(b)烧结材料层，其与半导体芯片的下表面接合，该烧结材料层的厚度随着接近半导体芯片的外周而变薄；以及(c)导电板，其具有与半导体芯片的下表面相向的主表面，在该主表面设置有与烧结材料层接触的凹部，所述凹部的深度随着接近半导体芯片的外周而变浅。

7、本发明的其它方式的主旨在于提供一种半导体装置的制造方法，包括以下工序：(a)在导电板的主表面形成凹部；(b)在半导体芯片的下表面转印具有弯曲形状的烧结材料层；以及(c)使被转印于半导体芯片的烧结材料层与导电板的所述凹部相向，通过从半导体芯片的上表面侧进行加压和加热来使烧结材料层烧结，从而将导电板与半导体芯片接合。

8、发明的效果

9、根据本发明，能够提供一种能够防止在将片状的烧结材料层转印于半导体芯片时的烧结材料层的弯曲形状所引起的烧结材料层的接合强度的下降的半导体装置。

技术特征：

1.一种半导体装置，其特征在于，具备：

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，

6.根据权利要求1～4中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，

8.根据权利要求1～6中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，

9.根据权利要求1～6中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，

10.根据权利要求1～9中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，

11.根据权利要求1～9中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，

12.根据权利要求1～11中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，

13.根据权利要求1～12中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，

14.根据权利要求1～12中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，

15.根据权利要求1～14中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，

16.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括以下工序：

技术总结
本发明提供一种半导体装置及其制造方法，该半导体装置能够防止在将片状的烧结材料层转印于半导体芯片时的烧结材料层的弯曲形状所引起的烧结材料层的接合强度的下降。具备：半导体芯片(3)；烧结材料层(2)，其与半导体芯片(3)的下表面接合，该烧结材料层(2)的厚度(t1)随着接近半导体芯片(3)的外周而变薄；以及导电板(11)，其具有与半导体芯片(3)的下表面相向的主表面，在该主表面设置有与烧结材料层(2)接触的凹部(11a)，该凹部(11a)的深度(d1)随着接近半导体芯片(3)的外周而变浅。

技术研发人员：鹤冈辽太郎
受保护的技术使用者：富士电机株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12