[发明专利]含有焊料的半导体器件、安装的含有焊料的半导体器件、含有焊料的半导体器件的制造方法和安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及含有焊料的半导体器件、安装的含有焊料的半导体器件及含有焊料的半导体器件的制造方法和安装方法。

背景技术

近年来，由于III族氮化物半导体的优良的半导体性能，因此已经提出了包括衬底、III族氮化物半导体层和肖特基电极(与半导体层肖特基接触的电极，在下文中保持相同的意思)的半导体器件，诸如肖特基势垒二极管(在下文中简称为SBD)和高电子迁移率晶体管(在下文中简称为HEMT)。

例如，日本专利特开No.2008-177537(PTD 1)公开了一种SBD，其中将形成在III族氮化物半导体层上的肖特基金属层用介于其间的金属接合层接合到导电衬底。在这种SBD中，利用Au-Sn焊料通过Au-Sn共晶结合工艺接合金属接合层和导电衬底。

引用列表

专利文献

PTD 1：日本专利特开No.2008-177537

发明内容

技术问题

在日本专利特开No.2008-177537(PTD 1)中公开的SBD的安装通过将SBD的导电衬底的一侧或者与该侧相对的形成III族氮化物半导体层的肖特基金属层的另一侧接合到封装来执行。在SBD的该安装方法中，存在III族氮化物半导体层中产生的热难以散发的缺点。

为了应对这种缺点，需要开发具有使得能够将形成III族氮化物半导体层的肖特基金属层的一侧接合到封装的结构这样的SBD，换句话说，能够经由接合肖特基电极的一侧执行该安装。

为了能够实现经由接合肖特基电极的一侧的安装，将焊垫电极形成在已形成在III族氮化物半导体层上的肖特基电极上，且需要使用Au-Sn焊料将焊垫电极接合到封装。

然而，如果通过使用Au-Sn焊料在不小于其共熔温度(约280℃)的温度下、优选在用于稳定用途的约340℃的温度下接合形成在SBD的肖特基电极上的焊垫电极，将SBD安装到封装，则会产生与未安装的SBD相比安装的SBD的耐受电压显著减小的问题。

在研究上述问题的原因之后，发现为了防止Sn的扩散，将Pt包括在由焊料接合的焊垫电极中，因此如果将约280至340℃的高温施加到具有形成在肖特基电极上的焊垫电极的SBD，则由于焊垫电极中的Pt是硬的，所以应力将被集中到焊垫电极和与其接合的肖特基电极的电极边缘。另外，由于肖特基电极的电极边缘是电场集中的地方，因此集中的应力和集中的电场将会使漏电流增加。因此，显著减小了SBD的耐受电压。

基于以上发现和在进一步研究之后，本发明的发明人发现，在包括肖特基电极和布置在肖特基电极上的且包含Pt的焊垫电极的SBD的安装中，优选通过使用具有200至230℃熔点的焊料执行安装。

如上所述，本发明的一个目的在于提供含有焊料的半导体器件、安装的含有焊料的半导体器件、含有焊料的半导体器件的制造方法和安装方法，含有焊料的半导体器件包括布置在III族氮化物半导体层上的肖特基电极、布置在肖特基电极上的焊垫电极和布置在焊垫电极上的焊料，且在不使半导体器件的性能劣化的情况下能够经由焊料安装。

问题的解决方案

根据本发明的一个方面，提供一种包括半导体器件的含有焊料的半导体器件。该半导体器件提供有衬底、布置在该衬底上的至少一层III族氮化物半导体层、布置在该III族氮化物半导体层上的肖特基电极和布置在该肖特基电极上的焊垫电极。该焊垫电极具有包括至少Pt层的多层结构。该含有焊料的半导体器件还包括具有200至230℃熔点且布置在该半导体器件的焊垫电极上的焊料。

可接受的是，根据本发明一方面的含有焊料的半导体器件还包括具有开口且布置在III族氮化物半导体层上的介电层，且肖特基电极布置在位于介电层的开口内的III族氮化物半导体层的部分上。可接受的是，衬底是III族氮化物衬底。可接受的是，衬底是包括底层衬底和直接或间接地接合到底层衬底的III族氮化物膜的复合衬底。可接受的是，含有焊料的半导体器件包括从复合衬底移除底层衬底之后留下的III族氮化物膜作为衬底。可接受的是，焊料包括从由Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu、Sn-In-Bi、Sn-Ag-Cu-Bi和Sn-Ag-Bi-In组成的组中选择的至少一种合金。可接受的是，Pt层具有30nm或更大的厚度。可接受的是，介电层包括从由Si₃N₄和SiO₂组成的组中选择的至少一种硅化合物。