JPH01318236A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に半
田と融着するチップ裏面の電極およびその製造方法に関
するものである。

（ロ）従来の技術 一般に半導体装置はレジンモールドされているが、この
レジンモールド型の半導体装置の場合は、リード線と界
面を通じて湿気が浸入したり、また樹脂自体が水分を吸
収したりして、半導体装置内に湿気が取込まれる。

シリコン系樹Ｊ指の場合には、樹脂自体の吸湿は非常に
少ないがリード線とのなじみが悪く、リードと樹脂界面
を通じた進入が中心となる。一方、エポキシ系の樹脂の
場合には、一般にリード線と樹脂とのなじみが良く、リ
ード線と樹脂界面を通じた湿気の浸入は少なく、樹脂自
体の吸湿が主体である。

いずれに於いても、レジンモールド型では、外気中の湿
気はある時間後にはＩＣ素子本体の表面に到達する。

そのためトランジスタのｈ□の変動、配線金属間のリー
ク電流の増大やショートの発生、配線金属の腐蝕による
抵抗の増大や断線の発生が生じてしまう。

本発明の内容である半導体基板に形成される裏面電極も
、前述の湿気により問題を生じている。

例えば特開昭５６−４８１４２号公報（第２図）の如く
、半導体ウェハ（２１）にトランジスタ等を形成した後
に、この半導体ウェハ（２１）の裏面にＣｒ−Ｃｕ−Ａ
ｕの裏面電極（２２）を蒸着する。

更にスクライプにより夫々の半導体ペレット（２！）に
分割し、この半導体ペレット（２１）をフレーム（２３
）上に載置する。

ここでフレーム（２３）上には、予め半［ロブリフォー
ム（２４）が戟、置されており、熱圧着法で固定される
。

（八）発明が解決しようとする課題 前述の構成の半導体装置は、第３図のＰＣＴ試験のよう
に、接触抵抗が徐々に増加してしまう欠点を有していた
。ここで測定方法は、第４図の如く、フレーム（２３）
とチップ（２１）上に金ワイヤ（２５）を接続し、チッ
プ（２１）にプラス、フレーム（２３）にマイナスを印
加して測定した場合（順方向）と、逆にチップ（２１）
にマイナス、フレーム（２３〉にプラスを印加して測定
した場合（逆方向）の２種類に分けて、測定している。

一方、この原因は、Ｓｉ基板とＣｒの界面にＨ，０（湿
気）が徐々に浸入する現象によるものであると考えられ
る。

第５図は、前記ＰＴＣ試験のある経過時間毎に、ペレッ
ト（２１）とフレーム（２３）を剥離し、ペレット裏面
に見えるシリコンの割合を調べたものである０図からも
判る通り、ＰＣＴ試験投入前は、半田部分で剥離してい
たものが、ＰＣＴ試験の時間経過に伴って、Ｓｉ基板（
２１）と裏面電極（２２）の界面で剥離が生じている事
が判る。

つまりＳｉ基板〈２１）と裏面電極（２２）の接着力が
弱くなって来ているのが原因と考えられる。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、前述の問題点に鑑みてなされ、シリコンペレ
ッＩ−（１＞とフレーム（５）との間に、アルミニウム
（２）、アルミニウム−銅（３）、銅層（４）および半
田層（６）を備えることで解決するものであり、一方、
製造方法としては、半導体ウェハの裏面に、順次アルミ
ニウム、銅および金を蒸着し、チップ（１）に分割した
後、フレーム（５）上に半田（６）を介して固着し、こ
のチップ（１）とフレーム（５）を熱処理することで解
決するものである。

（ネ）作用 Ｃｒの酸化物は、水に可溶性であるため、−度酸化が進
めば、どんどん反応が進行してしまうが、本発明の構成
は、アルミニウム（２）の酸化物であるＡ　１　ｍ　Ｏ
ｎは、水に不溶な物質のため、前記反応が生ずることが
なく信頼性が向上する。

（へ）実施例 以下に本発明の実施例を図面を参照しながら詳述する。

先ず製造方法を説明する。第１に、従来通りシリコン半
導体基板（半導体ウェハ）（１）内に、周知の技術を活
用して半導体素子を形成する工程がある。

ここで半導体素子は、ディスクリートでもＩＣでも良い
。

第２に、この半導体ウェハ（１）表面に所望パターンの
電極およびパッシベイション膜を形成する工程がある。

第３に、前記半導体ウェハ（１）の裏面に、順次アルミ
ニウム、銅および金を蒸着する工程がある。

ここではアルミニウムを６００Ａ〜１２００人、銅を８
０００人、金を１２００人のＪヴさに連続蒸着する。従
って順次アルミニウム〈２〉、アルミニウム−鋼（３）
、銅Ｊｌ（４）が形成される。

第４に、この半導体ウェハ（１）を分割してチップ（１
）にする工程があり、第５に、前記チップ（１）を、主
成分が銅より成るフレーム（５）上に、半田（６）を介
して固着する工程がある。

ここでは半導体ウェハも半導体チップも同じ図番とした
。またリード・フレーム（５）は、通常用いられる銅を
主成分としたものであり、半田（６）も同じく通常用い
られるものである。また金は、半田に拡散してしまい、
層としては残らないので図面上では省略した 第６に、前記チップ（１）の固着されたフレーム＜５）
を熱処理する工程がある。

本工程は、本発明の特徴とする所であり、温度的３００
°Ｃで約１０秒の熱処理を施し、第１図の点線の如く、
前記アルミニウム層（２）、アルミニウム−銅層（３）
、および銅層（４）の外部に露出する面に、酸化アルミ
ニウム層（７）を形成することに特徴を有する。

ここではアルミニウム層（２）はもちろん、アルミニウ
ム−鋼層（３）にも酸化アルミニウム（７）が形成され
、この酸化アルミニウムは非水溶性である、ため、従来
例のＣｒ層の如く反応が進まず、安定化する。

以上の製造方法からも判る通り、シリコン半導体チップ
（１）の裏面には、アルミニウム層（２）、アルミニウ
ム−銅の相互拡散層（３）、銅層（４）および半田層（
６）が残る。また点線で示すように、酸化アルミニウム
（７）が、外部に露出する部分およびその近傍に生じて
いる。

以上の製造方法および構成の半導体装置をＰＣＴ試験に
かけた結果を、第６図および第７図に示す、測定法は、
第４図の説明と同様に、測定したものである。第７図は
、アルミニウム層の厚さを、３００人、６００人および
１２００人に分け、第６図と同じ試験をした時の結果を
示す。

この結果より、アルミニウムの厚みは６００Å以上必要
であることが判る。これはアルミニウムが薄いと、アル
ミニウムが銅と合金化して、銅の中に取込まれてしまう
ためである。

一方、これを防止するには、数百人のクロム層を形成す
ると良い、クロム層は、アルミニウムと合金層を形成し
、アルミニウムと銅の反応を防ぎ、ＨＩＯに対してはア
ルミニウムがバリアとして働くために、安定すると考え
られる。

（ト）発明の効果 以上の説明からも明らかな如く、アルミニウム（６００
人〜）、銅（８０００人）、金（１２００人）を順次蒸
着し、熱処理によってアルミニウムの外部露出部分を酸
化アルミニウムに形成することで、接触抵抗の増加が防
止でき、信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体装置の断面図、第２図は従来の
半導体装置の断面図、第３図は従来の裏面接触抵抗のＰ
ＣＴ試験結果を示す図、第４図は、接触抵抗の測定法を
示す図、第５図は、ＰＣＴ試験の各時間におけるシリコ
ンペレット裏面全体に占めるＳｉとＰｂの割合を示す図
、第６図は本発明の半導体装置のＰＣＴ試験結果を示す
図、第７図は、第６図に於いてアルミニウムの膜厚を変
えた時のＰＣＴ試験結果を示す図である。 （２）・・・アルミニウム層、（３）・・・アルミニウ
ム−銅層、　（４）・・・銅層、　（６）・・・半田、
　（７）・・・酸化アルミニウム層。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）主成分が銅より成るフレーム上に、シリコンペレ
   ットを固着する半導体装置に於いて、前記シリコンペレ
   ットとフレームとの間にアルミニウム、アルミニウム−
   銅、銅、半田層を少なくとも備えることを特徴とした半
   導体装置。
2. （２）アルミニウムおよびアルミニウム−銅層の外部に
   露出する面にアルミニウムの酸化物を有する請求項第１
   項記載の半導体装置。
3. （３）アルミニウムと銅層との間にクロム層を設ける請
   求項第２項記載の半導体装置。
4. （４）半導体ウェハの表面に素子並びに金属配線を形成
   する工程と、前記半導体ウェハの裏面に順次アルミニウ
   ム、銅および金を蒸着する工程と、前記半導体ウェハを
   分割してチップとする工程と、前記チップを主成分が銅
   より成るフレーム上に半田を介して固着する工程と、前
   記チップの固着されたフレームを熱処理する工程とを少
   なくとも有することを特徴とした半導体装置の製造方法
   。
5. （５）アルミニウムの蒸着の後に、クロムを蒸着する請
   求項第４項記載の半導体装置の製造方法。
6. （６）アルミニウムを６００Å以上とする請求項第４項
   または第５項記載の半導体装置の製造方法。