(57)【要約】【課題】半導体気密封止において、パッケージ本体にスリットを設けることなく、効果的にパッケージ内部からのガス抜きを行うことが可能な金属シール材、半導体装置、及びそれらの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明にかかる金属シール材は、機密封止型の半導体装置１００に用いられる薄板状のシール材１０３であって、主面の表面の一部に、周囲の第１領域１０３ａより高い融点を有する第２領域１０３ｂを備えたものである。このような構成により、加熱封止の際、シール材１０３の第１領域１０３ａが溶融軟化状態にあるときに、溶融していない第２領域１０３ｂと、基体１０１又はキャップ１０４との間からガス抜きを行うことができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機密封止型の半導体装置に用いられる薄板状の金属シール材であって、
主面の表面の一部に、周囲の第１領域より高い融点を有する第２領域を備えた金属シール材。
【請求項２】
前記金属シール材は、枠状の平面形状を有し、
前記第２領域は、前記金属シール材の内形端から外形端にかけて連続的に設けられている請求項１に記載の金属シール材。
【請求項３】
前記金属シール材は、矩形枠状に形成され、
前記第２領域が、少なくとも、矩形枠の辺の中央部近傍、又は矩形枠のコーナー部に設けられている請求項１又は２記載の金属シール材。
【請求項４】
前記金属シール材は、ＡｕＳｎ合金からなり、
前記第２領域は前記第１領域とＡｕ／Ｓｎ組成比が異なっている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の金属シール材。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の金属シール材を用いて、パッケージが封止されている半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の金属シール材を用いた半導体装置の製造方法であって、
半導体チップが搭載された基体に、前記金属シール材を介してキャップを重ね合わせ、
前記第１領域の第１融点以上、かつ前記第２領域の第２融点未満の温度で加熱し、前記第１領域を溶融させた状態で、前記第２領域と、前記基体又は前記キャップとの間からガス抜きをし、
前記第２融点以上の温度で加熱し、前記第１領域とともに前記第２領域を溶融させ、
前記第１融点未満の温度に下げることによって、前記基体と前記キャップとを前記金属シール材で封止する半導体装置の製造方法。
【請求項７】
機密封止型の半導体装置に用いられる薄板状の金属シール材の製造方法であって、
第１融点を有する第１組成の板材に、前記第１融点より高い第２融点を有する第２組成の線材を熱間圧延接合して複合材とし、
前記複合材を、プレス抜き加工により、前記第２組成を含む所定の形状に加工する金属シール材の製造方法。
【請求項８】
機密封止型の半導体装置に用いられる薄板状の金属シール材の製造方法であって、
第１融点を有する第１組成の板材を所定の形状に加工し、
所定の形状に加工された前記板材上に、前記第１融点より高い第２融点を有する第２組成の粉材、線材、又は箔材を置いた状態で熱処理して接合する金属シール材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属シール材、半導体装置、及びそれらの製造方法に関し、特に詳しくは半導体気密封止用の金属シール材、半導体装置、及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の半導体チップは、空気中の酸素や湿気により特性が悪化してしまう。そこで、これら半導体チップは、セラミック等からなるパッケージ内に気密封入された状態で半導体装置として電子機器に搭載されている。
【０００３】
半導体チップの気密封止法として、金属封止、ガラス封止、はんだ封止などが知られている。このうち、金属封止では、シール材としてＡｕＳｎ合金を用いるのが一般的である。
【０００４】
金属封止型半導体装置では、その製造において、セラミックからなるベースに半導体チップを搭載し、その上にＡｕＳｎシール材を介してセラミックからなるキャップを重ね合わせ、ＡｕＳｎシール材を溶融することによって封止を行っている。ベースの中央には窪みが設けられ、その窪みに半導体チップがマウントされている。封止時には、ベース上に、ＡｕＳｎシール材を介してキャップを重ね合わせた後、加熱してＡｕＳｎシール材を溶融し、ベースとキャップとを接着する。
【０００５】
ここで、この加熱封止の際に、ベースの窪みとキャップとによって形成される中空部内で発生したガスがパッケージ外部に放出されず、そのまま中空部内に封止されてしまうことがある。そうすると、マウント材の溶剤が気化したもの等のガスがパッケージ内に残存し、封止信頼性に問題が生じる。
【０００６】
また、中空部内の空気等のガスが熱によって膨張し、ＡｕＳｎシール材が溶融軟化状態にあるとき、膨張圧によってシール材を突き抜けてパッケージ外に抜けることもある。この際、ガスの放出が急であると、溶融軟化状態にあるシール材が飛び散り、確実に封止できないという問題がある。
【０００７】
金属封止型のものではないが、上記のような問題を対策するための技術が、例えば特許文献１に開示されている。図７は、特許文献１に開示された従来の半導体装置の製造方法を説明するための図である。図７（ａ）は、従来の半導体装置の製造方法によって製造されたガラス封止型半導体装置の概要を示す斜視図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のガラス封止型半導体装置における裏返し状態のキャップを示す斜視図である。
【０００８】
特許文献１は、シール材としてガラスを用いたガラス封止型のものであって、図７（ａ）に示すようにセラミックのベース３上にガラス層５を介してキャップ４が封着された構造となっている。封止前のキャップ４は、図７（ｂ）に示すように、その接着面側中央にキャビティ９が設けられているとともに、このキャビティ９の周囲の接着面１２にはキャップ４の外縁に至るスリット１４が設けられている。
【０００９】
このスリット１４は、封止時、ベース３とキャップ４とによって形成された中空部７からパッケージ外に膨張したガスが抜けるようなガス放出孔を形成する。これにより、中空部７に、配線層の腐食を促進させるようなガスが殆ど存在しなくなるため、封止信頼性が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０７−１２２６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１の方法では、ガス放出孔を設けるために、スリット１４をキャップ４に形成する必要があり、キャップ４の製造の工期と価格が上昇してしまう。さらに、スリット１４に形成されるガス放出孔を封止終了時までに塞ぐ必要があるが、確実に塞ぐことができないと封止不良となり、歩留まり低下を起こす可能性がある。特に、安価なガラス封止では問題にはならないが、高価なＡｕＳｎシール材による金属封止では、使用するシール材の量が少ないため、ガス放出孔を形成するために設けたスリット１４を塞ぎきれない虞がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様にかかる金属シール材は、機密封止型の半導体装置に用いられる薄板状の金属シール材であって、主面の表面の一部に、周囲の第１領域より高い融点を有する第２領域を備えたものである。このような構成にすることにより、加熱封止の際、金属シール材の第１領域が溶融軟化状態にあるときに、溶融していない第２領域と、基体又はキャップとの間からガス抜きを行うことができる。
【００１３】
本発明の第２の態様にかかる金属シール材の製造方法は、機密封止型の半導体装置に用いられる薄板状の金属シール材の製造方法であって、第１融点を有する第１組成の板材に、前記第１融点より高い第２融点を有する第２組成の線材を熱間圧延接合して複合材とし、前記複合材を、プレス抜き加工により、前記第２組成を含む所定の形状に加工するものである。このような方法により、主面の表面の一部に、周囲の第１領域より高い融点を有する第２領域を備えたシール材を製造することができる。このため、加熱封止の際、金属シール材の第１領域が溶融軟化状態にあるときに、溶融していない第２領域と、基体又はキャップとの間からガス抜きを行うことができる。
【００１４】
本発明の第３の態様にかかる金属シール材の製造方法は、機密封止型の半導体装置に用いられる薄板状の金属シール材の製造方法であって、第１融点を有する第１組成の板材を所定の形状に加工し、所定の形状に加工された前記板材上に、前記第１融点より高い第２融点を有する第２組成の粉材、線材、又は箔材を置いた状態で熱処理して接合するものである。このような方法により、主面の表面の一部に、周囲の第１領域より高い融点を有する第２領域を備えたシール材を製造することができる。このため、加熱封止の際、金属シール材の第１領域が溶融軟化状態にあるときに、溶融していない第２領域と、基体又はキャップとの間からガス抜きを行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体気密封止において、パッケージ本体にスリットを設けることなく、効果的にパッケージ内部からのガス抜きを行うことが可能な金属シール材、半導体装置、及びそれらの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す分解断面図及び分解上面図である。
【図２】実施の形態１に係るシール材の構成を示す上面図である。
【図３】実施の形態１に係るシール材を構成する材料の一例であるＡｕＳｎ合金の平衡状態図である。
【図４】従来のシール材の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１に係るシール材の製造方法を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態２に係るシール材の製造方法を示すフローチャートである。
【図７】従来の半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。尚、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略されている。
【００１８】
実施の形態１．
始めに、図１を用いて、本実施の形態１に係る半導体装置について説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す分解断面図及び分解上面図である。本実施の形態に係る半導体装置は、ＬＳＩ等の半導体チップがパッケージ内に気密封入されている気密封止型の半導体装置である。
【００１９】
図１において、本実施の形態に係る半導体装置１００は、基体（ベース）１０１と、キャップ１０４と、シール材１０３とを備えている。この半導体装置１００は、基体１０１とキャップ１０４とを、金属からなるシール材１０３で接着した構造となっている。
【００２０】
基体１０１は、セラミック等からなり、図示しない半導体チップが搭載されている。ここでは、基体１０１は、キャップ１０４との重ね合わせ面側の主面の中央に、ダイアタッチ部１０１ａとステッチ部１０１ｂとを含む、半導体チップを搭載するための窪みを有している。そして、この窪みを囲むように、シールリング１０２が、基体１０１の、キャップ１０４との重ね合わせ面側の主面上に形成されている。すなわち、基体１０１は、キャップ１０４との重ね合わせ面側の表面に設けられたシールリング１０２を有している。シールリング１０２は、例えば、タングステンＷの上にＮｉめっき、Ａｕめっきが施されている。
【００２１】
なお、図１では図示していないが、通常は、ダイアタッチ部１０１ａに、半導体チップがＡｇペースト等のマウント材で固定される。そして、半導体チップの表面に設置されたパッドと、ステッチ部１０１ｂとが、Ｃｕ、ＡｕあるいはＡｌ線等の導電性のワイヤで接続され、このステッチ部１０１ｂから、基体１の外周部又は底部に配設された図示しない外部リード等まで配線が引き回されている。これらについては、図１において省略して記載している。
【００２２】
キャップ１０４は、例えば、ＣｕＷ等の金属板からなる。キャップ１０４は、基体１０１を被うように、基体１０１の重ね合わせ面側に配置され、基体１０１との間に中空部を形成する。このキャップ１０４は、シール材１０３を介して基体１０１と重ね合わせられている。
【００２３】
すなわち、基体１０１とキャップ１０４との間に、基体１０１とキャップ１０４とを封止するためのシール材１０３が配設されている。具体的には、シール材１０３は、基体１０１の表面に形成されたシールリング１０２と、キャップ１０４との間に設けられている。シール材１０３は、ＡｕＳｎ合金等の金属からなる。このシール材１０３によって基体１０１とキャップ１０４とが接着されている。
【００２４】
基体１０１とキャップ１０４とを接着する前の状態のシール材１０３は、薄板状（シート状）に形成されており、その厚さはおよそ５０μｍ程度である。また、シール材１０３は、中央部が除去された枠状の平面形状を有している。この平面形状は、基体１０１とキャップ１０４とを重ね合わせたときに、シールリング１０２とキャップ１０４がオーバーラップする部分に相当する。ここでは、シール材１０３は、上面視で、矩形枠状に形成されている。
【００２５】
ここで、シール材１０３の構成について図２を用いて詳細に説明する。図２は、実施の形態１に係るシール材の構成を示す上面図である。図２は、封止前の状態のシール材１０３を示している。
【００２６】
本実施の形態では、図２に示すように、シール材１０３の主面には、その表面の一部に、周囲（第１領域１０３ａ）よりも高い融点を有する領域（第２領域１０３ｂ）が設けられている。ここで、シール材１０３の主面とは、上面（図２の紙面手前側の面）及び下面（図２の紙面奥側の面）を指すこととする。第２領域１０３ｂは、基体１０１とキャップ１０４とをシール材１０３を介して重ね合わせた際に形成される中空部とパッケージ外とを連結するように設けられていることが好ましい。ここでは、第２領域１０３ｂが、枠状のシール材１０３の外形端から内形端にかけて連続的に設けられている。
【００２７】
このように、基体１０１とキャップ１０４とをシール材１０３を介して重ね合わせた際に形成される中空部とパッケージ外とを連結するような形で、シール材１０３の主面の一部に、周囲よりも高い融点を有する第２領域１０３ｂを設けている。これにより、このシール材１０３を用いた気密封止型の半導体装置１００において、パッケージ本体にスリットを設けることなく、効果的にパッケージ内部からのガス抜きを行うことが可能となる。その理由については後述する。
【００２８】
この第２領域１０３ｂは、シール材１０３の平面形状が矩形枠状の場合、図２（ａ）に示すように、矩形枠の４つの辺のうち、対向する２辺の中央部近傍に配置することができる。また、第２領域１０３ｂは、図２（ｂ）に示すように、矩形枠の４つの辺のうち、全ての辺の中央部近傍に配置してもよい。あるいは、図２（ｃ）に示すように、第２領域１０３ｂを矩形枠のコーナー部に配置することも可能である。第２領域１０３ｂの幅は、例えば１ｍｍ程度とすることができる。ただし、第２領域１０３ｂの配設される位置、数、寸法などは、必要に応じて適宜決定することができる。すなわち、第２領域１０３ｂの配設位置、数、寸法などは、半導体装置１００のパッケージ形状や、半導体装置１００の製造条件等の諸条件に応じて、適宜変更が可能である。
【００２９】
なお、第２領域１０３ｂは、少なくとも一方の主面の表面に形成されていれば、シール材１０３の厚さ方向のどの深さまで形成されていてもよく、また反対側の主面の表面に達するように形成されていてもよい。また、第２領域１０３ｂは、シール材１０３の主面の一方のみに形成されていてもよいし、両方ともに形成されていてもよい。さらに、第２領域１０３ｂは、基体１０１との重ね合わせ面側の主面、キャップ１０４との重ね合わせ面側の主面のいずれの表面に配設されてもよい。また、第1領域１０３ａはシール材１０３の主面の表面だけに限らず、例えば、第２領域１０３ｂ以外のシール材１０３が、全て第１領域１０３ａによって形成されていてもよい。
【００３０】
例えば、シール材１０３がＡｕＳｎ合金からなる場合、第２領域１０３ｂは、第１領域１０３ａのＡｕＳｎ合金に対して異なるＡｕ／Ｓｎ組成比のＡｕＳｎ合金とすることができる。これについて、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態１に係るシール材を構成する材料の一例であるＡｕＳｎ合金の平衡状態図である。
【００３１】
ＡｕＳｎ合金は、図３に示すように、Ａｕ１００ｗｔ％／Ｓｎ０ｗｔ％の組成比の状態からＳｎの比率を上げていくと、融点が徐々に低下していき、Ａｕ８０ｗｔ％／Ｓｎ２０ｗｔ％の組成比のときに、融点が２７８℃となる。この状態からさらにＳｎの比率を上げていくと、融点は再び上昇していく。この現象を利用し、第２領域１０３ｂの組成比を第１領域１０３ａと変えることによって、第２領域１０３ｂの融点を高くすることが可能である。
【００３２】
例えばＡｕ８０ｗｔ％／Ｓｎ２０ｗｔ％の組成比のＡｕＳｎ合金に対して、この組成からＳｎの比率を数ｗｔ％上げた組成でも下げた組成でも融点が高くなる。従って、第１領域１０３ａがＡｕ８０ｗｔ％／Ｓｎ２０ｗｔ％の組成比のＡｕＳｎ合金とすると、第２領域１０３ｂは、第１領域１０３ａの組成に対してＳｎの比率を数ｗｔ％上げた組成でも下げた組成でもよい。
【００３３】
ここでは、例えば、Ａｕ８０ｗｔ％／Ｓｎ２０ｗｔ％の組成比の第１領域１０３ａに対して、Ｓｎの比率を１ｗｔ％程度低めた（換言すると、Ａｕの比率を１ｗｔ％程度高めた）組成比の第２領域１０３ｂが形成されているとする。これにより、第２領域１０３ｂの融点を第１領域１０３ａの融点よりも５℃程度高くすることができる。
【００３４】
続いて、上記のような構成のシール材１０３の製造方法について説明をする。その前に、本実施の形態との比較のため、第２領域１０３ｂを設けずに、第１領域１０３ａのみで構成されている従来のシール材の製造方法について図４を用いて説明する。図４は、従来のシール材の製造方法を示すフローチャートである。以下では、Ａｕ８０ｗｔ％／Ｓｎ２０ｗｔ％の組成比のＡｕＳｎ合金からなるシール材を製造する場合について例示的に説明をする。
【００３５】
従来のシール材の製造方法では、まず、ＡｕＳｎを融解し（ＳＴ４０１）、所定の組成比となるＡｕＳｎ合金のインゴットを作製する。ここでは、ＡｕＳｎを電気炉等で高温に加熱し、Ａｕ８０ｗｔ％、Ｓｎ２０ｗｔ％の組成比となるＡｕＳｎ合金のインゴットを作製する。次に、作製したＡｕＳｎ合金のインゴットに対して圧延を複数回実施する（ＳＴ４０２）。このときの圧延は加熱しながら行い、ＡｕＳｎ合金の厚さを徐々に薄くしながら、所望の厚さとなるまで圧延を複数回繰り返す。その後、所望の厚さとしたＡｕＳｎ合金をプレス抜き加工により打ち抜き（ＳＴ４０３）、所望の形状に加工する。
【００３６】
これに対し、主面の表面の一部に、周囲の第１領域１０３ａより高い融点を有する第２領域１０３ｂを備えた本実施の形態のシール材１０３の製造方法について図５を用いて説明する。図５は、実施の形態１に係るシール材の製造方法を示すフローチャートである。以下では、Ａｕ８０ｗｔ％／Ｓｎ２０ｗｔ％の組成比のＡｕＳｎ合金からなる第１領域１０３ａと、第１領域１０３ａに対してＳｎの比率を１ｗｔ％程度低めた組成比のＡｕＳｎ合金からなる第２領域１０３ｂとを表面に有するシール材１０３を製造する場合について例示的に説明をする。
【００３７】
本実施の形態のシール材１０３の製造方法では、まず、従来と同様、ＡｕＳｎを融解し（ＳＴ５０１）、所定の組成比となるＡｕＳｎ合金のインゴットを作製する。ここでは、ＡｕＳｎを電気炉等で高温に加熱し、Ａｕ８０ｗｔ％、Ｓｎ２０ｗｔ％の組成比となるＡｕＳｎ合金のインゴットを作製する。次に、作製したＡｕＳｎ合金のインゴットに対して圧延を複数回実施する（ＳＴ５０２）。このときの圧延は加熱しながら行い、ＡｕＳｎ合金の厚さを徐々に薄くしていく。これにより、ＡｕＳｎ合金をシート状の板材とする。
【００３８】
ここで、本実施の形態では、圧延中に、Ａｕ線を追加し（ＳＴ５０３）、Ａｕ線が追加されたＡｕＳｎ合金に対して、圧延をさらに複数回実施する（ＳＴ５０４）。所望の厚さとなるまで圧延を複数回繰り返す。すなわち、シート状の板材としたＡｕＳｎ合金に、Ａｕ線を熱間圧延接合して所望の厚さの複合材とする。これにより、例えばおよそ５０μｍ程度の厚さのシート状の複合材を形成する。その後、所望の厚さとした複合材をプレス抜き加工により打ち抜き（ＳＴ５０５）、ＳＴ５０３でＡｕ線を追加した部分を含む所定の形状に加工する。以上の工程を経て、本実施の形態のシール材１０３が完成する。
【００３９】
なお、ＳＴ５０３でＡｕ線が追加された部分が第２領域１０３ｂとなり、その他の部分は第１領域１０３ａとなる。そのため、ＳＴ５０３でＡｕＳｎ合金上にＡｕ線を直線状に追加し、追加した部分が矩形枠の向かい合う２辺の中央部付近を横切るようにＳＴ５０５で打ち抜きをすれば、第２領域１０３ｂの配置が図２（ａ）に示した配置となるシール材１０３を形成することができる。
【００４０】
また、ＳＴ５０３でＡｕＳｎ合金上にＡｕ線を十字状に追加し、追加した部分が矩形枠の全ての辺の中央部付近を横切るようにＳＴ５０５で打ち抜きをすれば、図２（ｂ）に示した第２領域１０３ｂの配置とすることができる。一方、ＳＴ５０３でＡｕＳｎ合金上にＡｕ線を十字状に追加し、追加した部分が矩形枠のコーナー部付近を横切るようにＳＴ５０５で打ち抜きをすれば、図２（ｃ）に示した第２領域１０３ｂの配置とすることができる。
【００４１】
なお、上記説明では、Ａｕ８０ｗｔ％、Ｓｎ２０ｗｔ％のＡｕＳｎ合金からなる板材に、Ａｕ１００％の線材を熱間圧延接合して複合材としたが、板材、線材として用いる材料はこれに限るものではない。例えば、板材と線材は、同種の合金で異なる組成比のものであってもよいし、異なる金属のものであってもよい。すなわち、板材が第１融点を有する第１組成のもの、線材が第１融点より高い第２融点を有する第２組成のものであればよい。従って、第１融点を有する第１組成の板材に、第１融点より高い第２融点を有する第２組成の線材を熱間圧延接合して複合材とした後で、プレス抜き加工により、第２組成を含む所定の形状に加工することで、シール材１０３を作製することができる。
【００４２】
次に、このようにして作製したシール材１０３を用いて半導体装置１００を製造する製造方法について説明する。まず、基体１０１を用意し、ダイアタッチ部１０１ａに半導体チップを例えばＡｇペースト等のマウント材によって固定する。また、半導体チップのパッドと、外部リードからステッチ部１０１ｂに引き回された配線の端部とを、Ｃｕ、ＡｕあるいはＡｌ線等の導電性のワイヤによって電気的に接続する。
【００４３】
続いて、基体１０１上に、上述の工程を経て用意されたシール材１０３と、別途用意されたキャップ１０４とを位置決めして、この順に重ね合わせる。具体的には、基体１０１のシールリング１０２の上にシール材１０３を載せ、このシール材１０３の上にさらにキャップ１０４を載せる。
【００４４】
そして、基体１０１、シール材１０３、及びキャップ１０４を重ね合わせた状態でクリップ等により固定した後、加熱封止を行う。本実施の形態では、まず、シール材１０３を構成する、第１領域１０３ａの第１融点以上、かつ第２領域１０３ｂの第２融点未満の温度で加熱をする。この加熱により、シール材１０３の温度が上がっていき、第１融点に達した時点で、まず、第１領域１０３ａが溶融する。このとき、溶融軟化状態にある第１領域１０３ａはその濡れ性により基体１０１又はキャップ１０４の表面を濡らすように接触した状態となる。
【００４５】
一方、第２領域１０３ｂはまだ溶融しておらず、基体１０１又はキャップ１０４の表面を濡らすように接触した状態ではない。従って、基体１０１の窪みとキャップ１０４とによって形成される中空部内で発生したガスが、第２領域１０３ｂと、基体１０１又はキャップ１０４の表面との間の僅かな隙間を通って、パッケージ外部へと放出される。よって、パッケージ内部にマウント材の溶材が気化したものが残存することを防止できる。また急激にガスが抜けることで生じる、溶融軟化状態にある部分のシール材１０３の飛び散りを防止することができる。このように、第２領域１０３ｂと、基体１０１又はキャップ１０４との間からガス抜きを行うことにより、内部にマウント材の溶材が気化したものが残存することもなく、溶けた封止材が飛び散ることもなくなる。
【００４６】
なお、このときのガス抜きをより効果的に行うため、半導体装置１００のパッケージ形状や、半導体装置１００の製造条件等の諸条件に応じて、第２領域１０３ｂの配設位置、数、寸法などを、あらかじめシール材１０３を作製する際に適宜調整しておいてもよい。
【００４７】
続いて、本実施の形態では、第２融点以上の温度で加熱をする。例えば、Ａｕ８０ｗｔ％／Ｓｎ２０ｗｔ％の組成比のＡｕＳｎ合金からなる第１領域１０３ａと、第１領域１０３ａに対してＳｎの比率を１ｗｔ％程度低めた組成比のＡｕＳｎ合金からなる第２領域１０３ｂとを表面に有するシール材１０３を用いた場合、３００℃程度の温度で加熱する。この加熱により、シール材１０３の温度がさらに上がっていき、第２融点に達した時点で第２領域１０３ｂが溶融する。このようにして第１領域１０３ａとともに第２領域１０３ｂを溶融させた後、温度を第１融点未満の温度まで下げると、溶融軟化状態にあった第１領域１０３ａと第２領域１０３ｂとが固まる。これにより、基体１０１とキャップ１０４とが封止される。
【００４８】
なお、上記説明では、加熱封止を行う際、第１融点以上第２融点未満の温度で一旦加熱した後、第２融点以上の温度で加熱するとしたが、加熱封止時の温度プロファイルはこれに限定されるものではない。例えば、常温から第２融点以上の温度まで徐々に温度を上昇させていき、その上昇途中で第１融点以上第２融点未満の温度を経由するようにしてもよい。すなわち、加熱封止時の温度プロファイルは、第１領域１０３ａが溶融し、溶融していない第２領域１０３ｂと、基体１０１又はキャップ１０４との間からガス抜きを行える状態が再現できるものであればよい。
【００４９】
以上のように、本実施の形態では、シール材１０３の主面の表面の一部に、周囲の第１領域１０３ａよりも高い融点を有する第２領域１０３ｂを設けている。そして、この第２領域１０３ｂを、中空部とパッケージ外とを連結するような形で設けている。シール材１０３をこのような構成にすることにより、加熱封止の際、第１領域１０３ａが溶融軟化状態にあるときに、溶融していない第２領域１０３ｂと、基体１０１又はキャップ１０４との間からガス抜きを行うことができる。すなわち、封止開始時点において、部分的にガス抜きの箇所を作ることができ、内部にマウント材の溶材が気化したものが残存することもなく、溶けた封止材が飛び散ることもない。そのため、効果的にパッケージ内部からのガス抜きを行うことができる。また、本実施の形態では、パッケージ本体にガス抜き用のスリットを設ける必要がなく、基体１０１とキャップ１０４の封止部は平坦であるので、封止歩留まりも高くできる。
【００５０】
実施の形態２．
本実施の形態に係るシール材１０３について、図６を用いて説明する。図６は、実施の形態２に係るシール材の製造方法を示すフローチャートである。本実施の形態では、シール材１０３が実施の形態１と異なる製造方法で形成されているのみであり、その構成については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００５１】
以下では、Ａｕ８０ｗｔ％／Ｓｎ２０ｗｔ％の組成比のＡｕＳｎ合金からなる第１領域１０３ａと、第１領域１０３ａに対してＳｎの比率を１ｗｔ％程度低めた組成比のＡｕＳｎ合金からなる第２領域１０３ｂとを表面に有するシール材１０３を製造する場合について例示的に説明をする。
【００５２】
本実施の形態のシール材１０３の製造方法では、まず、従来及び実施の形態１と同様、ＡｕＳｎを融解し（ＳＴ６０１）、所定の組成比となるＡｕＳｎ合金のインゴットを作製する。ここでは、ＡｕＳｎを電気炉等で高温に加熱し、Ａｕ８０ｗｔ％、Ｓｎ２０ｗｔ％の組成比となるＡｕＳｎ合金のインゴットを作製する。
【００５３】
次に、従来と同様、作製したＡｕＳｎ合金のインゴットに対して圧延を複数回実施する（ＳＴ６０２）。このときの圧延は加熱しながら行い、ＡｕＳｎ合金の厚さを徐々に薄くしながら、所望の厚さとなるまで圧延を複数回繰り返す。その後、従来と同様、所望の厚さとしたＡｕＳｎ合金をプレス抜き加工により打ち抜き（ＳＴ６０３）、所定の形状に加工する。
【００５４】
次に、本実施の形態では、Ａｕ粉、Ａｕ線、Ａｕ箔などを追加する（ＳＴ６０４）。具体的には、所定の形状に加工されたＡｕＳｎ合金の主面上に、Ａｕ粉、Ａｕ線、Ａｕ箔などを置く。そして、所定の形状に加工されたＡｕＳｎ合金上に、Ａｕ粉、Ａｕ線、Ａｕ箔などを置いた状態で加熱、冷却する（ＳＴ６０５）。この熱処理によりＡｕが熱拡散し、所定の形状に加工されたＡｕＳｎ合金と、その上に置かれたＡｕ粉、Ａｕ線、Ａｕ箔などとが接合される。以上の工程を経て、本実施の形態のシール材１０３が完成する。
【００５５】
なお、ＳＴ６０４でＡｕ粉、Ａｕ線、Ａｕ箔などが追加された部分が第２領域１０３ｂとなり、その他の部分は第１領域１０３ａとなる。そのため、ＳＴ６０３で矩形枠状に打ち抜きし、Ｓ６０４で矩形枠の辺の中央部付近や、コーナー部付近にＡｕ粉、Ａｕ線、Ａｕ箔などを置けば、第２領域１０３ｂの配置が図２の各図に示した配置となるシール材１０３を形成することができる。
【００５６】
なお、上記説明では、Ａｕ８０ｗｔ％、Ｓｎ２０ｗｔ％のＡｕＳｎ合金からなる所定の形状の板材に、Ａｕ１００％の粉材、線材、又は箔材を追加したが、板材、粉材、線材、箔材として用いる材料はこれに限るものではない。例えば、板材と、追加する粉材、線材、又は箔材は、同種の合金で異なる組成比のものであってもよいし、異なる金属のものであってもよい。すなわち、板材が第１融点を有する第１組成のもの、追加する粉材、線材、又は箔材が第１融点より高い第２融点を有する第２組成のものであればよい。
【００５７】
従って、第１融点を有する第１組成の板材を所定の形状に加工した後で、この板材上に、第１融点より高い第２融点を有する第２組成の粉材、線材、又は箔材を置いた状態で熱処理して接合する。これにより、実施の形態１と同様、主面の表面の一部に、中空部とパッケージ外とを連結するような形で、周囲の第１領域１０３ａよりも高い融点を有する第２領域１０３ｂを設けた構成のシール材１０３を形成することができる。
【００５８】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、シール材１０３の平面形状が枠状であるとして説明をしたが、枠状以外の形状であってもよい。この場合も、主面の表面の一部に周囲の第１領域１０３ａよりも融点の高い第２領域１０３ｂが設けられていればよく、この第２領域１０３ｂが中空部とパッケージ外とを連結するように設けられていれば好ましい。また、第２領域１０３ｂは、周囲の第１領域１０３ａよりも融点が高ければよく、必ずしも第２領域１０３ｂの全体に亘って一定の組成比を有していなくてもよい。すなわち、第２領域１０３ｂ内において、組成比に分布があってもよい。
【００５９】
さらに、実施の形態１、２では、セラミックからなる基体１０１と金属板からなるキャップ１０４とを使用する場合について例示的に説明をしたが、基体１０１及びキャップ１０４を構成する材料はこれらに限定されるものではなく、他の材料であってもよい。例えば、セラミックからなるキャップ１０４を用いることも可能である。なお、セラミックからなるキャップ１０４を用いる場合は、基体１０１側の構成と同様、基体１０１との重ね合わせ面側の表面に設けられたシールリング１０２を有する構成とする。そして、基体１０１とキャップ１０４とを封止するためのシール材１０３を、基体１０１の表面に形成されたシールリング１０２と、キャップ１０４の表面に形成されたシールリング１０２との間に設ければよい。
【符号の説明】
【００６０】
３  ベース、４  キャップ、５  ガラス層、７  中空部、
９  キャビティ、１２  接着面、１４  スリット、
１００  半導体装置、１０１  基体（ベース）、
１０１ａ  ダイアタッチ部、１０１ｂ  ステッチ部、
１０２  シールリング、１０３  シール材、
１０３ａ  第１領域、１０３ｂ  第２領域、１０４  キャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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