[发明专利]半导体装置和制造半导体装置的方法

说明书

一种半导体装置，包括：半导体元件；被接合构件，其被接合到半导体元件并且包括镍膜；以及接合层，其被接合至所述被接合构件并且包含2.0wt％或以上的铜，其中接合层包括焊料部分和Cu₆Sn₅部分，焊料部分的基体金属至少包含作为构成元素的锡并且包含单质的铜，并且Cu₆Sn₅部分与镍膜接触。

技术领域

本发明涉及一种半导体装置和制造半导体装置的方法。特别地，本发明涉及一种半导体元件的电极被接合到被接合构件的半导体装置。

背景技术

日本专利申请公开号2007-67158(JP 2007-67158 A)公开了一种半导体元件被接合到被接合构件的半导体装置。在JP 2007-67158 A中，半导体元件通过Sn-Cu焊料(锡和铜的混合合金焊料)来接合到被接合构件。组成焊料的Cu的比例被调整到3.0wt％到7.0wt％(重量百分比)。也就是，半导体元件通过Sn-3.0～7.0Cu焊料来接合到被接合构件。JP2007-67158 A描述了当熔化的焊料凝固时，在被接合构件的表面上形成Cu₆Sn₅化合物。由于Cu₆Sn₅化合物的形成，防止了焊料和被接合构件之间的扩散。

如在JP 2007-67158 A中描述的，当使用包含低于0.9wt％的Cu的Sn-Cu焊料时，理论上，不在被接合构件的表面形成Cu₆Sn₅化合物。因此，JP 2007-67158 A描述了半导体元件通过包含0.9wt％或者以上的Cu的Sn-Cu焊料来接合到被接合构件。在该描述中，如上所述，更倾向于将Sn-Cu焊料中Cu的比例调整到3.0wt％到7.0wt％。

发明内容

但是，当组成Sn-Cu焊料的Cu的比例增加时，焊料的熔点(或者液相线温度)增加。例如，在Sn-3.0Cu焊料的情况中，液相线温度高于310℃。当使用具有高熔点(液相线温度)的焊料时，需要提高半导体元件的耐热性以防止半导体元件损坏。因此，需要Cu₆Sn₅化合物形成在被接合构件的表面上而不用提高半导体元件的耐热性的半导体装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种半导体装置，包括：半导体元件；被接合构件，其被接合到半导体元件并且包括镍膜；以及接合层，其被接合到所述被接合构件并且包含2.0wt％或者以上的铜，其中接合层包括焊料部分和Cu₆Sn₅部分，焊料部分的基体金属至少包含作为构成元素的锡并包含单质的铜，以及Cu₆Sn₅部分与镍膜接触。

“焊料部分”指接合层的一部分，在该部分处半导体元件接合到被接合构件。另一方面，用于形成接合层的材料(也就是，熔化以形成接合层之前的材料)称作“焊接材料”并且区别于“焊料部分”。此外，“Cu₆Sn₅部分(或者Cu₆Sn₅)”包括其中一部分Cu由Ni替代的化合物。也就是，“Cu₆Sn₅部分(或者Cu₆Sn₅)”包括(Cu,Ni)₆Sn₅。例如，当使用添加Ni的Sn-Cu焊料时，Ni固溶于Cu₆Sn₅中以形成(Cu,Ni)₆Sn₅。Cu₆Sn₅和(Cu,Ni)₆Sn₅展现了基本上相同的作用。被接合构件不限于直接接合到半导体元件的构件，并且包括与接合到半导体元件的构件相接合的构件。也就是，本说明书中描述的被接合构件指直接或者间接接合到半导体元件的构件。