(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｕ、Ａｇ、Ａｌからなる群から選択される少なくとも１つの材料を含有する電極上に、固着側面の少なくとも一部にＡｕを塗布した半導体素子を載置した後、加熱及び／又は超音波振動することにより前記半導体素子を前記電極上に固着することを特徴とする半導体素子の固着方法。
【請求項２】
前記半導体素子が半導体発光素子である請求項１記載の固着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極上に半導体素子を固着する方法に関し、より詳細には導電性接着剤を使用せずに半導体素子を固着する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子を用いるチップ型半導体装置などにおいて、チップ基板上に形成された電極上に半導体素子を固着するには、Ａｇとエポキシ樹脂とを含んだ導電性接着剤を電極上に塗布し、そこへ半導体素子を載置し、約２００℃で２分間程度加熱して前記エポキシ樹脂を硬化させて固着する方法がこれまで一般的に行われていた。図４に従来の固着方法の工程図を示す。まず、チップ基板４上の電極２の表面にスクリーン印刷などにより導電性接着剤７を均一に塗布する（図４（ａ））。つぎに電極２上の所定位置に半導体素子１を載置する（図４（ｂ））。そして、約２００℃で約２分間加熱して導電性接着剤７に含まれるエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を硬化させて、半導体素子１を電極２上に固着していた（図４（ｃ））。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の固着方法では、導電性接着剤を電極上に塗布する工程および加熱硬化させる工程が必要であり、生産効率の向上が図れない。また半導体素子が発光素子である場合には、図５に示すように、導電性接着剤７が半導体素子（発光素子）１の底面のみならず側面にも付着するため、発光素子１からの光の一部が遮られ発光効率の低下が生じていた。
【０００４】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、半導体素子を電極上に効率的に固着することをその目的とするものである。
【０００５】
また本発明の目的は、半導体素子が発光素子である場合に発光効率の低下を来すことなく発光素子を電極上に固着することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の固着方法では、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌからなる群から選択される少なくとも１つの材料を含有する電極上に、固着側面の少なくとも一部にＡｕを塗布した半導体素子を載置した後、加熱及び／又は超音波振動することにより前記半導体素子を前記電極上に固着する構成とした。
【０００７】
このとき前記半導体素子が発光素子であると、導電性接着剤による光の遮りが回避され発光効率の低下が生じないのでより望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明者は、従来全く検討されていなかった、導電性接着剤を使用せずに半導体素子を電極上に固着するという課題を新たに取り上げ、鋭意検討を重ねた結果、Ａｕと特定の金属とを加熱及び／又は超音波振動することにより優れた接着性が得られるという新たな知見を見出し本発明をなすに至った。
【０００９】
すなわち、本発明者は、導電性接着剤とのなじみ性や電極としての働き、さらには環境安定性の点から半導体素子の固着側面に従来から塗布されていたＡｕに接着作用があることにまず着目し、このＡｕと優れた接着作用を示し、且つ導電性を有する材料を電極材料として用い、さらにその接着方法として加熱及び／又は超音波振動を用いることにより、導電性接着剤を用いることなく半導体素子を電極上に固着し得ることを見出したのである。
【００１０】
Ａｕと優れた接着作用を示し、且つ導電性を有する電極材料として、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌからなる群から選択される少なくとも１つの材料であることが必要である。この中でも接着性の点からＡｕがより好ましい。これら電極材料の電極中の含有量に特に限定はないが、接着性および導電性の点から含有量は多いほど望ましく、５０％以上含有されているのが望ましい。
【００１１】
前記電極の構造は単層、積層のいずれであってもよいが、積層である場合には表面層が前記材料を含有する層であることが必要である。このような電極の形成方法としては従来公知の方法を用いることができ、例えば基板上に印刷や蒸着などの方法によって、基板の表面全体にＡｕ、Ｎｉ、Ｃｕなどの金属導体被膜を形成し、不要部分をエッチングによって除去することにより所望の電極を形成する方法を用いることができる。具体的には、例えば基板表面にＣｕ薄板を接着し、不要部分をエッチングにより除去する。つぎに残ったＣｕ薄膜上にメッキによりＣｕ薄膜、Ｎｉ薄膜およびＡｕ薄膜を順次形成する。このような処理によりＣｕ，Ｎｉ，Ａｕの３層構造の電極を形成できる。
【００１２】
一方、半導体素子の固着側面の少なくとも一部にはＡｕが塗布されている必要がある。Ａｕの塗布面積および位置については特に限定はないが、塗布面積は半導体素子の固着側面の４０％以上であることが望ましい。４０％未満の場合十分な固着作用が得られないおそれがある。
【００１３】
また塗布位置は、中心部分や角部分、外周部などにバランスよく塗布するのが望ましい。Ａｕが塗布された半導体素子の固着側面を図３に例示する。図３（ａ）では、半導体素子１の固着側面の中央部に大きくＡｕ３が塗布されている。図３（ｂ）では、固着側面の４隅および中央部にＡｕ３が塗布されている。図３（ｃ）では、固着側面の外周部および中央部にＡｕ３が塗布されている。もちろん固着側面の全面にＡｕを塗布しても構わない。この場合半導体素子１を最も強固に固着できる。
【００１４】
Ａｕの塗布量に特に限定はないが、塗膜厚さが少なくとも１μｍ程度となるように塗布するのが好ましい。塗膜厚さが１μｍより薄いと十分な固着作用が得られないおそれがあるからである。
【００１５】
半導体素子の固着側面にＡｕを塗布する方法については特に限定はなく、従来公知の方法により塗布すればよく、例えば浸漬、吹き付け、刷毛塗り、カーテンフローコータ、グラビアコート、ロールコート、スピンコート、バーコートなどの方法により行うことができる。
【００１６】
なお本発明の固着方法で固着できる半導体素子に限定はなく、従来公知のもの、例えば発光素子や受光素子、複合素子など従来公知の半導体素子を固着できる。
【００１７】
本発明の固着方法では、半導体素子を電極上に載置した後、加熱及び／又は超音波振動により半導体素子を固着する。まず、加熱により半導体素子を固着する方法について説明する。加熱の条件としては、例えば約４００℃の温度で数ｍｓｅｃ程度である。加熱温度が高いほど固着強度は強くなるので、加熱温度は高い方が望ましい。加熱下限温度は約３５０℃である。加熱方法に特に限定はなく、例えば半導体素子を所定温度に加熱した後、電極の所定位置に載置して固着する方法、あるいは所定温度に加熱されたヒータブロック上に、電極が形成された基板を置き、ヒータブロックから基板を通って電極に熱を供給して所定温度とした後、半導体素子を載置し固着する方法、さらには電極上に半導体素子を載置した後、所定温度まで加熱し半導体素子を固着する方法などが挙げられる。この中でも、半導体素子を電極上に載置する前に、半導体素子または電極を所定温度まで加熱しておく方法が生産効率の点から望ましい。
【００１８】
図１に、ヒータブロック５を用いて電極２を予め加熱しておく方法の一実施態様を示す。所定温度に保持されたヒータブロック５の上に、Ａｕからなる電極２が表面に形成された基板４を載せる（図１（ａ））。ヒータブロック５から基板４を通って電極２に熱が伝わり、電極２が所定温度（例えば４００℃）に達したところで、下面にＡｕ３を塗布された半導体素子１を電極２上の所定位置に載置する（図１（ｂ））。そして数ｍｓｅｃ放置すると半導体素子１は電極２上に固着する（図１（ｃ））。
【００１９】
次に超音波振動により半導体素子を固着する方法について説明する。超音波振動による固着条件については、金線ワイヤのセカンドボンディングの際に従来から用いられている条件が本発明でも採用できる。半導体素子および電極のいずれか一方又は双方を振動させればよく、振動方向は水平方向、垂直方向のいずれでも構わない。
【００２０】
図２に、超音波振動により半導体素子１を電極２上に固着する方法の一実施態様を示す。基板４の表面に形成された、Ａｕからなる電極２上に、下面にＡｕ３を塗布された半導体素子１を載せる（図１（ａ））。次に半導体素子１の上面を超音波ホーン６で押圧し、超音波ホーン６を超音波振動させる。超音波ホーン６からの振動は、半導体素子１のみならず、半導体素子１を介して半導体素子下面のＡｕ３および電極２に伝わり、半導体素子１およびその下面に塗布されているＡｕ３、そして電極２を激しく超音波振動させる（図１（ｂ））。この超音波振動による摩擦熱でＡｕ３と電極２とが互いに溶着し半導体素子１は電極２上に固着する（図１（ｃ））。なお図２では、半導体素子１の上面に超音波ホーン６を接触させているが、半導体素子１の側面あるいは基板４の下面や側面に超音波ホーン６を接触させて超音波振動させてもよい。
【００２１】
前記の加熱および超音波振動のいずれの方法でも実使用上問題のない水準で半導体素子を電極上に固着できるが、より強固に固着するには両者を併用することが推奨される。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の固着方法では、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌからなる群から選択される少なくとも１つの材料を含有する電極上に、固着側面の少なくとも一部にＡｕを塗布した半導体素子を載置した後、加熱及び／又は超音波振動することにより前記半導体素子を前記電極上に固着する構成としたので、導電性接着剤を用いる必要がなく、従来に比べて半導体素子を電極上に効率的に固着することできる。また導電性接着剤を使用しない分だけ製造コストを削減できる。さらに半導体素子が発光素子である場合には、発光素子の発光効率の低下を来すことなく半導体素子を電極上に固着できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の加熱による固着方法の一実施態様を示す工程図である。
【図２】  本発明の超音波振動による固着方法の一実施態様を示す工程図である。
【図３】  Ａｕの塗布状態を示す半導体素子の固着側面の平面図である。
【図４】  従来の半導体素子の固着方法を示す工程図である。
【図５】  従来の固着状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  半導体素子
２  電極
３  Ａｕ
４  基板
５  ヒータブロック
６  超音波ホーン
７  導電性接着剤
【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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