[發(fā)明專利]粘結(jié)接合結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680054775.4
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN108028206B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 上郡山洋一;山內(nèi)真一
• 申請（專利權(quán)）人: 三井金屬礦業(yè)株式會社
• 主分類號: H01L21/52
• 分類號: H01L21/52;B22F7/08
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 陳建全

本發(fā)明為將發(fā)熱體和金屬的支撐體(20)經(jīng)由由銅粉(31)的燒結(jié)體(32)形成的接合部位(30)來接合而成的粘結(jié)接合結(jié)構(gòu)。支撐體(20)至少在其最表面存在有銅或金。以跨越支撐體(20)與燒結(jié)體(32)的接合界面(40)的方式形成有支撐體(20)的銅或金與燒結(jié)體(32)的銅的相互擴(kuò)散部位(41)。優(yōu)選的是在相互擴(kuò)散部位(41)以跨越接合界面(40)的方式形成有晶體取向為同方向的銅的晶體結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粘結(jié)接合結(jié)構(gòu)，更詳細(xì)地說，涉及適合用于半導(dǎo)體元件的 芯片和金屬的支撐體的芯片粘結(jié)(die bonding)接合結(jié)構(gòu)的粘結(jié)接合結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

關(guān)于半導(dǎo)體元件的接合，專利文獻(xiàn)1中記載了一種半導(dǎo)體裝置，其具 有：在一面具有集電極、在另一面具有發(fā)射極的半導(dǎo)體元件；和在一面具 有第一電極配線的絕緣基板。絕緣基板的第一電極配線與半導(dǎo)體元件的集 電極經(jīng)由第一接合層來連接。該第一接合層成為了將接合用材料燒結(jié)而成 的燒結(jié)層，該接合用材料包含：由碳酸銀等形成的金屬粒子前體；和由熔 解溫度為200度以上的羧酸金屬鹽的粒子形成的還原劑。而且，半導(dǎo)體元 件與燒結(jié)層直接進(jìn)行金屬鍵合。該文獻(xiàn)中記載的技術(shù)的目的在于，使得能 夠在更低溫下實現(xiàn)由接合界面處的金屬鍵合產(chǎn)生的接合。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2012-094873號公報

發(fā)明內(nèi)容

于是，在汽車、家電制品、產(chǎn)業(yè)設(shè)備等眾多的領(lǐng)域中，逆變器、轉(zhuǎn)換 器的電力損耗的減少成為了必要的課題。因此，為了大幅地改善設(shè)備的能 量利用效率，提出了各種使用了SiC、GaN等新材料的半導(dǎo)體元件。這些半 導(dǎo)體元件由于在其工作時伴有大量的發(fā)熱，因此為了使半導(dǎo)體元件不因該 熱而受到損傷，對于半導(dǎo)體封裝要求充分的散熱對策。在散熱上一般利用 將半導(dǎo)體元件接合固定的引線框、基板。上述的專利文獻(xiàn)1中記載的技術(shù) 雖然涉及半導(dǎo)體元件的接合，但是關(guān)注的是接合溫度，沒有進(jìn)行有關(guān)散熱 的研究。

因此，本發(fā)明的課題在于以半導(dǎo)體元件的芯片(die；也稱為裸片、模 片)為首的各種發(fā)熱體的接合結(jié)構(gòu)的改良，更詳細(xì)地說，在于提供可高效 率地將由發(fā)熱體產(chǎn)生的熱進(jìn)行散放的接合結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明提供一種粘結(jié)接合結(jié)構(gòu)，其是將發(fā)熱體和金屬的支撐體經(jīng)由由 銅粉的燒結(jié)體形成的接合部位來接合而成的粘結(jié)接合結(jié)構(gòu)，其中，上述支 撐體至少在其最表面存在有銅或金，以跨越上述支撐體與上述燒結(jié)體的接 合界面的方式形成有該支撐體的銅或金與該燒結(jié)體的銅的相互擴(kuò)散部位。

特別地，本發(fā)明提供一種芯片粘結(jié)接合結(jié)構(gòu)，其是將半導(dǎo)體元件的芯 片和金屬的支撐體經(jīng)由由銅粉的燒結(jié)體形成的接合部位來接合而成的芯片 粘結(jié)接合結(jié)構(gòu)，其中，上述支撐體至少在其最表面存在有銅或金，以跨越 上述支撐體與上述燒結(jié)體的接合界面的方式形成有該支撐體的銅或金與該 燒結(jié)體的銅的相互擴(kuò)散部位。

另外，本發(fā)明提供一種粘結(jié)接合結(jié)構(gòu)，其是將發(fā)熱體和金屬的支撐體 經(jīng)由由鎳粉的燒結(jié)體形成的接合部位來接合而成的粘結(jié)接合結(jié)構(gòu)，其中， 上述支撐體至少在其最表面存在有鎳，以跨越上述支撐體與上述燒結(jié)體的 接合界面的方式形成有該支撐體的鎳與該燒結(jié)體的鎳的相互擴(kuò)散部位。

進(jìn)而，本發(fā)明提供一種粘結(jié)接合結(jié)構(gòu)，其是將發(fā)熱體和金屬的支撐體 經(jīng)由由銀粉的燒結(jié)體形成的接合部位來接合而成的粘結(jié)接合結(jié)構(gòu)，其中， 上述支撐體至少在其最表面存在有銀，以跨越上述支撐體與上述燒結(jié)體的 接合界面的方式形成有該支撐體的銀與該燒結(jié)體的銀的相互擴(kuò)散部位。

附圖說明

圖1為表示作為本發(fā)明的粘結(jié)接合結(jié)構(gòu)的一個實施方式的芯片粘結(jié)接 合結(jié)構(gòu)的縱剖面的示意圖。

圖2為將圖1中的主要部分放大表示的示意圖。

圖3為表示作為本發(fā)明的粘結(jié)接合結(jié)構(gòu)的另一個實施方式的芯片粘結(jié) 接合結(jié)構(gòu)的縱剖面的示意圖(與圖1相當(dāng)?shù)膱D)。