(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄―ニッケル―コバルト合金又は鉄―ニッケル合金からなるシールリング本体の下地表面に、ＡｇめっきとＣｕめっきとが交互に３層以上に順に施されて、その最内側と最外側とには、Ａｇめっきが施されると共に、そのＡｇめっき及びＣｕめっきのそれぞれの厚さが７μｍ以下に形成されてなることを特徴とする半導体装置用のシールリング。
【請求項２】
次の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
ａ．請求項１記載のシールリングを、半導体パッケージのキャビティの開口端周縁部に形成されたメタライズからなるシール層であって、その表面にＮｉめっきが施されたシール層上に載置する工程。
ｂ．前記シールリングを載置した半導体パッケージを、還元性雰囲気中で加熱し、前記シールリングのシールリング本体に施されたＡｇめっき及びＣｕめっきを溶融させて、前記シールリング本体を前記半導体パッケージのシール層に気密にろう付けする工程。
ｃ．半導体チップを、シールリング本体がろう付けされた半導体パッケージのキャビティに収容して、その半導体チップの電極と、半導体パッケージの接続線路とを電気的に接続する工程。
ｄ．前記半導体チップを収容したキャビティ上面を、鉄―ニッケル―コバルト合金又は鉄―ニッケル合金からなるキャップにより覆って、そのキャップを、前記シールリング本体にシームウエルド法により気密に抵抗溶接する工程。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップを収容したセラミックからなる半導体パッケージのキャビティ上面を覆うキャップを、キャビティの開口端周縁部のシール層に的確に気密にろう付け可能とするための半導体装置用シールリングと、該シールリングを用いて形成する半導体装置の製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のシールリングには、図７に示したような構造のものが、一般に用いられている。
このシールリングは、鉄―ニッケル―コバルト合金（コバール）又は鉄―ニッケル合金（４２アロイ）からなるシールリング本体１０の下地表面に、Ｎｉストライクめっき（図示せず）が施され、そのＮｉストライクめっきが施されたシールリング本体１０に、Ｃｕめっき１２とＡｇめっき１４とが順に施されて形成されている。Ｎｉストライクめっきは、コバール又は４２アロイからなるシールリング本体１０のめっきに対しての濡れ性を向上させるために施される。このＮｉストライクめっきが施されたシールリング本体１０には、Ｃｕめっき１２をふくれなく確実に密着させて施すことができる。
【０００３】
このシールリングにおいては、該シールリングを加熱炉に入れて加熱した際に、シールリング本体１０に施されたＣｕめっき１２とＡｇめっき１４とを溶融させて、銀ろう１６を形成できる。そして、その銀ろう１６を用いて、図６に示したように、シールリング本体１０を、セラミックからなる半導体パッケージ４０のキャビティ４４の開口端周縁部に形成されたシール層５０にろう付けできる。
【０００４】
なお、従来より、シールリング本体１０と半導体パッケージのシール層５０との間に、板状の銀ろうを介在させたり、シールリング本体１０下面又は半導体パッケージのシール層５０上面に銀ろうペーストを塗布したりして、それらの板状の銀ろう又は銀ろうペーストを用いて、シールリング本体１０を半導体パッケージのシール層５０にろう付けすることも行われている。
【０００５】
しかしながら、そうした場合には、前記のようにしてシールリング本体１０にＣｕめっき１２とＡｇめっき１４とを施すことによりシールリング本体１０ろう付け用の銀ろう１６を得る場合に比べて、その板状の銀ろうを形成する作業や、その板状の銀ろうをシールリング本体１０とシール層５０との間に介在させる作業や、そのシールリング本体１０下面に銀ろうペーストを塗布する作業や、そのシール層５０上面に銀ろうペーストを塗布する作業に多大な手数と時間を要した。
【０００６】
そのため、近時は、手数の掛からない前記のようなシールリング本体１０にＣｕめっき１２とＡｇめっき１４とを順に施して、シールリング本体１０ろう付け用の銀ろう１６を得る方法が多く用いられている。
このシールリング本体１０にシールリング本体１０ろう付け用の銀ろう１６を得るためのＣｕめっき１２とＡｇめっき１４とを順に施す方法は、近時の超小型の半導体装置形成用のシールリングにおいて、特に有効であり、多用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、シールリング本体１０にシールリング本体１０ろう付け用の銀ろう１６を得るためのＣｕめっき１２とＡｇめっき１４とを順に施す前記の方法においては、シールリングを加熱炉に入れて加熱し、シールリング本体１０に施されたＣｕめっき１２とＡｇめっき１４とを溶融させて、銀ろう１６を形成した際に、その銀ろう１６が、シールリング本体１０下面とシール層５０上面との間に的確に侵入したり、シールリング本体１０の側面とシール層５０とに亙ってメニスカスを描くようにして付着したりせずに、図８に示したように、その銀ろう１６の多くが、キャップ６０を抵抗溶接するシールリング本体１０上面に乗り上げた状態に付着してしまった。そして、シールリング本体１０とシールリング本体１０がろう付けされたシール層５０との間に、リークパス（微細な空気流通路）が形成されてしまった。そして、シールリング本体１０内側の半導体パッケージのキャビティ４４の気密性が損なわれてしまった。
【０００８】
それと共に、図６に示したように、コバール又は４２アロイからなるキャップ６０をシールリング本体１０上面にシームウエルド法により抵抗溶接した際に、シールリング本体１０上面に乗り上げた状態に付着した多量の銀ろう１６の影響を受けて、キャップ６０とシールリング本体１０との間にスパークが充分に発生せずに、キャップ６０をシールリング本体１０上面に的確に気密に接合できなかった。
ここで、上記のように、キャップ６０をシールリング本体１０上面に的確に抵抗溶接できない理由は、シールリング１０上面を抵抗値の低い銀ろう１６が覆ってしまっているからである。
【０００９】
本発明は、このような課題を解消可能な、半導体装置用のシールリング（以下、シールリングという）と、該シールリングを用いた半導体装置の製造方法（以下、半導体装置の製造方法という）とを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のシールリングは、鉄―ニッケル―コバルト合金又は鉄―ニッケル合金からなるシールリング本体の下地表面に、ＡｇめっきとＣｕめっきとが交互に３層以上に順に施されて、その最内側と最外側とには、Ａｇめっきが施されると共に、そのＡｇめっき及びＣｕめっきのそれぞれの厚さが７μｍ以下に形成されてなることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明のシールリングを用いた本発明の半導体装置の製造方法は、次の工程を含むことを特徴としている。
ａ．本発明のシールリングを、半導体パッケージのキャビティの開口端周縁部に形成されたメタライズからなるシール層であって、その表面にＮｉめっきが施されたシール層上に載置する工程。
ｂ．前記シールリングを載置した半導体パッケージを、還元性雰囲気中で加熱し、前記シールリングのシールリング本体に施されたＡｇめっき及びＣｕめっきを溶融させて、前記シールリング本体を前記半導体パッケージのシール層に気密にろう付けする工程。
ｃ．半導体チップを、シールリング本体がろう付けされた半導体パッケージのキャビティに収容して、その半導体チップの電極と、半導体パッケージの接続線路とを電気的に接続する工程。
ｄ．前記半導体チップを収容したキャビティ上面を、鉄―ニッケル―コバルト合金又は鉄―ニッケル合金からなるキャップにより覆って、そのキャップを、前記シールリング本体にシームウエルド法により気密に抵抗溶接する工程。
【００１２】
このシールリングを用いた半導体装置の製造方法においては、シールリング本体に施された銀ろう形成用のＡｇめっきとＣｕめっきとが、７μｍ以下の層厚に薄く形成されている。
そのため、そのｂ工程において、シールリングを還元性雰囲気中で加熱して、シールリング本体に施されたＡｇめっきとＣｕめっきとを溶融させた際に、その７μｍ以下に薄く形成されたＡｇめっきとＣｕめっきとに溶融状態の不均一な箇所が発生するのを防ぐことができる。そして、そのＡｇめっきとＣｕめっきとを、不溶融箇所を発生させずに、均一に溶融させることができる。そして、そのＡｇめっきとＣｕめっきとを溶融させてなる銀ろうを用いて、シールリング本体を半導体パッケージのシール層にろう付けした際に、その銀ろうに穴あき箇所や銀ろうの付着不足箇所が発生するのを、防ぐことができる。そして、シールリング本体の側面とシール層とに亙って、銀ろうをメニスカスを描くように的確かつ充分に付着させることができる。そして、シールリング本体とそれがろう付けされたシール層との間に、リークパス（微細な空気流通路）が発生するのを防ぐことができる。
【００１３】
また、シールリング本体の下地表面には、シールリング本体の銀ろうに対しての濡れ性を良くするための、Ｎｉストライクめっきが施されていない。
そのため、シールリング本体上面の銀ろうに対しての濡れ性が低下して、そのｂ工程において、シールリング本体に施されたＡｇめっきとＣｕめっきとを溶融させて銀ろうを形成した際に、その銀ろうの多くが、シールリング本体上面に這い上がって、シールリング本体上面に付着するのを、防ぐことができる。
その結果、そのｄ工程において、その銀ろうが付着していないシールリング本体上面又は銀ろうの付着量の少ないシールリング本体上面に、キャップをシームウエルド法により的確に抵抗溶接できる。
【００１４】
また、このシールリングを用いた半導体装置の製造方法にあっては、そのシールリング本体の最内側の下地表面に、鉄―ニッケル―コバルト合金又は鉄―ニッケル合金からなるシールリング本体との密着性の良いＡｇめっきが施されている。
そのため、シールリング本体の下地表面にＡｇめっきとＣｕめっきとを順に施した際に、そのＡｇめっきやＣｕめっきにふくれを発生させずに、そのＡｇめっきとＣｕめっきとをシールリング本体に密着性良く付着させることができる。
また、シールリング本体の最外側には、Ｎｉめっき等との密着性の良いＡｇめっきが施されている。
そのため、シールリング本体に外装用のＮｉめっき等を施した際に、シールリング本体の最外側に残存するＡｇめっきを介して、その外装用のＮｉめっき等を、シールリング本体に、ふくれを発生させずに、密着性良く付着させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のシールリングとは異なるシールリングの好適な実施の形態を示し、図１はその一部拡大正面断面図である。以下に、このシールリングを説明する。
【００１６】
図のシールリングでは、シールリング本体１０が、コバール又は４２アロイから形成されている。シールリング本体１０は、方形枠体状をしている。
シールリング本体１０には、Ｎｉストライクめっきが施されずに、そのコバール又は４２アロイからなるシールリング本体１０の下地表面に、Ｃｕめっき１２と、Ａｇめっき１４とが、順に施されている。
【００１７】
Ａｇめっき１４及びＣｕめっき１２は、７μｍ以下の層厚に薄く形成されている。
具体的には、比重が８．９６のＣｕめっき１２が、３μｍの層厚に形成されていると共に、比重が１０．４９のＡｇめっき１４が、６μｍの層厚に形成されている。
そして、そのシールリング本体１０に施されたＣｕめっき１２とＡｇめっき１４とを溶融させて銀ろう１６を形成した際に、その銀ろう１６が、Ｃｕを２８重量％含み、Ａｇを７２重量％含む、低融点の共晶銀ろうに形成されるようにしている。
ここで、Ａｇめっき１４及びＣｕめっき１２を７μｍ以下の層厚に薄く形成している理由は、本発明者らが実験結果から得られたデータに基づくものであって、Ａｇめっき１４及びＣｕめっき１２を７μｍ以下の層厚に薄く形成することにより、そのＡｇめっき１４及びＣｕめっき１２が施されたシールリング本体１０を加熱炉に入れて加熱した際に、その薄く形成されたＡｇめっき１４及びＣｕめっき１２を不溶融箇所が発生しないように均一に溶融できるからである。
【００１８】
このシールリングにおいては、Ａｇめっき１４及びＣｕめっき１２を７μｍの層厚に形成する必要がある都合上、そのＡｇめっき１４及びＣｕめっき１２を溶融させて形成する銀ろう１６の量が少量に限定されてしまう。
そのため、このシールリングは、シールリング本体１０ろう付け用の銀ろう１６の量が少なくて済む小型のシールリングに好適なものといえる。
【００１９】
図１に示したシールリングは、以上のように構成されている。
【００２０】
図２は本発明のシールリングの好適な実施の形態を示し、図２はその一部拡大正面断面図である。以下に、このシールリングを説明する。
【００２１】
図のシールリングでは、図１に示したシールリングと同様にして、シールリング本体１０が、コバール又は４２アロイから形成されている。シールリング本体１０は、方形枠体状をしている。
シールリング本体１０には、Ｎｉストライクめっきが施されずに、そのコバール又は４２アロイからなるシールリング本体１０の下地表面に、Ａｇめっき１４と、Ｃｕめっき１２とが、交互に３層以上（図では、３層）に順に施されている。シールリング本体１０に交互に３層以上に施されたＡｇめっき１４とＣｕめっき１２のうちの、最内側と最外側とには、Ａｇめっき１４が施されている。
【００２２】
Ａｇめっき１４及びＣｕめっき１２は、７μｍ以下の層厚に薄く形成されている。
具体的には、図のＡｇめっき１４とＣｕめっき１２とが交互に３層に順に施されてなるシールリングでは、その最内側と最外側とに施された比重が８．９６のＡｇめっき１４が、それぞれ５．５μｍの層厚に形成されていると共に、その中間に施された比重が１０．４９のＣｕめっき１２が、６μｍの層厚に形成されている。
そして、そのシールリング本体１０に施されたＣｕめっき１２とＡｇめっき１４とを溶融させて銀ろう１６を形成した際に、その銀ろう１６が、Ｃｕを２８重量％含み、Ａｇを７２重量％含む、低融点の共晶銀ろうに形成されるようにしている。
ここで、Ａｇめっき１４及びＣｕめっき１２を７μｍ以下の層厚に薄く形成している理由は、図１に示したシールリングの説明で述べた理由と同じである。
【００２３】
図２に示したシールリングは、以上のように構成されている。
【００２４】
次に、この図２に示したシールリングを用いた半導体装置の製造方法であって、本発明の半導体装置の製造方法の好適な実施の形態を、図面に従い説明する。
【００２５】
図３に示したように、図２に示したシールリング１００を、セラミックからなる半導体パッケージ４０のキャビティ４４の開口端周縁部に形成されたメタライズからなる幅広い方形リング状をしたシール層５０であって、その表面にＮｉめっきが施されたシール層５０上に載置している。半導体パッケージ４０には、例えば、図３に示したような、外部リードが周囲に延出されていないセラミックリードレスチップキャリアと呼ばれるパッケージを用いている。
そして、本発明の半導体装置の製造方法のａ工程を行っている。
【００２６】
次いで、図４に示したように、シールリング１００を載置した半導体パッケージ４０を、Ｎ２、Ｈ２を充満させた還元性雰囲気に保持された加熱炉（図示せず）に入れて、約８２０℃に加熱している。そして、シールリング１００のシールリング本体１０に施されたＡｇめっき１４及びＣｕめっき１２を溶融させてなる銀ろう１６を形成している。
そして、その銀ろう１６を用いて、シールリング本体１０を半導体パッケージのシール層５０に気密にろう付けしている。
そして、本発明の半導体装置の製造方法のｂ工程を行っている。
【００２７】
次いで、図５に示したように、シールリング本体１０がろう付けされた半導体パッケージのキャビティ４４に半導体チップ４２を収容している。そして、その半導体チップ４２の電極と、半導体パッケージ４０の周囲側面に形成された外部接続端子４７に連なるキャビティ４４周囲に露出した接続線路４６の内端とを、ワイヤ４８等を介して電気的に接続している。
そして、本発明の半導体装置の製造方法のｃ工程を行っている。
【００２８】
その後、同じ図５に示したように、半導体チップ４２を収容したキャビティ４４の上面を、鉄―ニッケル―コバルト合金（コバール）又は鉄―ニッケル合金（４２アロイ）からなるキャップ６０により覆っている。そして、そのキャップ６０を、シールリング本体１０に、ローラ電極を用いたシームウエルド法により、気密に抵抗溶接している。
そして、本発明の半導体装置の製造方法のｄ工程を行っている。
【００２９】
本発明の半導体装置の製造方法は、以上の工程からなり、この半導体装置の製造方法によれば、半導体チップ４２の周囲を、半導体パッケージのキャビティ４４とシール層５０とシールリング本体１０とキャップ６０とにより気密に覆うことができる。そして、半導体チップ４２を、半導体パッケージのキャビティ４４に気密に封止してなる半導体装置を製造できる。
【００３０】
このシールリングを用いた半導体装置の製造方法においては、そのｂ工程において、シールリング１００を加熱炉に入れて加熱し、シールリング本体１０に施されたＡｇめっき１４とＣｕめっき１２とを溶融した際に、その７μｍ以下に薄く形成されたＡｇめっき１４とＣｕめっき１２とに溶融状態の不均一な箇所が発生するのを防ぐことができる。そして、そのＡｇめっき１４とＣｕめっき１２とを、不溶融箇所を発生させずに、均一に溶融させることができる。そして、そのＡｇめっき１４とＣｕめっき１２とを溶融させてなる銀ろう１６を用いて、シールリング本体１０を半導体パッケージのシール層５０にろう付けした際に、銀ろう１６に穴あき箇所や銀ろう１６の付着不足箇所が発生するのを、防ぐことができる。そして、シールリング本体１０の側面とシール層５０とに亙って、銀ろう１６をメニスカスを描くようにして的確かつ充分に付着させることができる。
【００３１】
また、シールリング本体１０の下地表面には、Ｎｉストライクめっきが施されていないため、そのｂ工程において、シールリング本体１０に施されたＡｇめっき１４とＣｕめっき１２とを溶融させて銀ろう１６を形成した際に、その銀ろう１６の多くが、シールリング本体１０上面に這い上がって、シールリング本体１０上面に付着するのを、防ぐことができる。
その結果、そのｄ工程において、その銀ろう１６が付着していないシールリング本体１０上面又は銀ろう１６の付着量の少ないシールリング本体１０上面に、キャップ６０をシームウエルド法により的確に抵抗溶接できる。
【００３２】
また、このシールリングを用いた半導体装置の製造方法にあっては、そのシールリング本体１０の最内側の下地表面に、鉄―ニッケル―コバルト合金又は鉄―ニッケル合金からなるシールリング本体１０との密着性の良いＡｇめっきが施されているため、シールリング本体１０にＡｇめっき１４とＣｕめっき１２とを順に施した際に、そのＡｇめっき１４やＣｕめっき１２にふくれが発生するのを、防ぐことができる。そして、そのＡｇめっき１４とＣｕめっき１２とをシールリング本体１０に密着性良く付着させることができる。
また、シールリング本体１０の最外側には、Ｎｉめっき等との密着性の良いＡｇめっきが施されているため、半導体チップ４２を収容する前の、図４に示した状態の、半導体パッケージ４０のシールリング本体１０に外装用のＮｉめっき等を施した際に、シールリング本体１０の最外側に残存するＡｇめっき１４を介して、その外装用のＮｉめっき等を、シールリング本体１０に、ふくれを発生させずに、密着性良く付着させることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のシールリングを用いた、本発明の半導体装置の製造方法によれば、シールリング本体に施されたＡｇめっきとＣｕめっきとを不溶融箇所が発生しないように均一に溶融させることができる。そして、そのＡｇめっきとＣｕめっきとを均一に溶融させてなる銀ろうを用いて、シールリング本体を半導体パッケージのシール層にろう付けした際に、シールリング本体とシール層とに亙って、銀ろうを、穴あき箇所や付着不足箇所を発生させずに、メニスカスを描くようにして充分に付着させることができる。そして、シールリング本体とシール層との間にリークパスが発生するのを防いで、シールリング本体をシール層に的確に気密にろう付けできる。
【００３４】
また、シールリング本体に施されたＡｇめっきとＣｕめっきとを溶融させて銀ろうを形成した際に、その銀ろうの多くが、シールリング本体上面に這い上がって、シールリング本体上面に付着するのを、防ぐことができる。そして、キャップをシールリング本体上面にシームウエルド法により抵抗溶接した際に、上記のシールリング本体上面に付着した銀ろうの影響を受けて、キャップをシールリング本体上面にシームウエルド法により的確に抵抗溶接できなくなるのを、防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のシールリングとは異なるシールリングの一部省略断面図である。
【図２】  本発明のシールリングの一部省略断面図である。
【図３】  本発明の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【図４】  本発明の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【図５】  本発明の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【図６】  半導体装置の構造説明図である。
【図７】  従来のシールリングの一部省略断面図である。
【図８】  従来の半導体装置の製造方法の工程説明図である。
【符号の説明】
１０  シールリング本体
１２  Ｃｕめっき
１４  Ａｇめっき
１６  銀ろう
４０  半導体パッケージ
４２  半導体チップ
４４  キャビティ
４６  半導体パッケージの接続線路
５０  シール層
６０  キャップ
１００  シールリング
【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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【図８】
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