JPH0644579B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH0644579B2 JPH0644579B2 JP63150557A JP15055788A JPH0644579B2 JP H0644579 B2 JPH0644579 B2 JP H0644579B2 JP 63150557 A JP63150557 A JP 63150557A JP 15055788 A JP15055788 A JP 15055788A JP H0644579 B2 JPH0644579 B2 JP H0644579B2
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- JP
- Japan
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- aluminum
- copper
- layer
- semiconductor device
- frame
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/30—Die-attach connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
- H10W72/874—On different surfaces
- H10W72/884—Die-attach connectors and bond wires
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/731—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors
- H10W90/736—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Die Bonding (AREA)
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。
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。
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。
シリコン系樹脂の場合には、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。
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。
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hFE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。
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。
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-Auの裏面電極
(22)を蒸着する。
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-Auの裏面電極
(22)を蒸着する。
更にスクライブにより夫々の半導体ペレット(21)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。
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、予め半田プリフォーム(24)
が載置されており、熱圧着法で固定される。
が載置されており、熱圧着法で固定される。
(ハ)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(2
3)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。
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(2
3)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H2O（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。
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。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。
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。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。
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
ット(1)とフレーム(5)との間に、シリコンペレット(1)
から順に、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。
ット(1)とフレーム(5)との間に、シリコンペレット(1)
から順に、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。
(ホ)作用 Crの酸化物は、水に可溶性であるため、一度酸化が進め
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Al2O3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。
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Al2O3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。
(ヘ)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。
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。
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。
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。
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６００Å〜１２００Å、銅を８
０００Å、金を１２００Åの厚さに連続蒸着する。従っ
て順次アルミニウム(2)、アルミニウム−銅(3)、銅層
(4)が形成される。
０００Å、金を１２００Åの厚さに連続蒸着する。従っ
て順次アルミニウム(2)、アルミニウム−銅(3)、銅層
(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。
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。
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、温度約３００
℃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。
℃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
−銅層(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。
−銅層(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。
(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、３００Å、６００Åおよ
び１２００Åに分け、第６図と同じ試験をした時の結果
を示す。
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、３００Å、６００Åおよ
び１２００Å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。
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Å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、H2O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。
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、H2O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
Å〜）、銅（８０００Å）、金（１２００Å）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。
Å〜）、銅（８０００Å）、金（１２００Å）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。
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。
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 (2)
- 【請求項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、前記シリコンペレット
側から順に、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、且つ前記アルミニウム、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
物を有することを特徴とした半導体装置。 - 【請求項２】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、前記シリコンペレット
側から順に、アルミニウム、クロム、銅、半田層を少な
くとも備え、且つ前記アルミニウム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ことを特徴とした半
導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63150557A JPH0644579B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63150557A JPH0644579B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01318236A JPH01318236A (ja) | 1989-12-22 |
| JPH0644579B2 true JPH0644579B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=15499485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63150557A Expired - Lifetime JPH0644579B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0644579B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9214442B2 (en) * | 2007-03-19 | 2015-12-15 | Infineon Technologies Ag | Power semiconductor module, method for producing a power semiconductor module, and semiconductor chip |
| WO2011004469A1 (ja) * | 2009-07-08 | 2011-01-13 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置とその製造方法 |
| JP2011054624A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP5714280B2 (ja) * | 2010-09-17 | 2015-05-07 | セミコンダクター・コンポーネンツ・インダストリーズ・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー | 半導体装置 |
| US10566267B2 (en) | 2017-10-05 | 2020-02-18 | Texas Instruments Incorporated | Die attach surface copper layer with protective layer for microelectronic devices |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5856345A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-04 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JPS58101432A (ja) * | 1981-12-11 | 1983-06-16 | Hitachi Ltd | 半導体ペレツトの裏面電極構造 |
| JPS61156824A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-16 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| JPS61168958A (ja) * | 1985-01-22 | 1986-07-30 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 金拡散防止層 |
-
1988
- 1988-06-17 JP JP63150557A patent/JPH0644579B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01318236A (ja) | 1989-12-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080608 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090608 Year of fee payment: 15 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090608 Year of fee payment: 15 |