(57)【要約】【課題】はんだ結合を形成するために規定された、特にはんだ層の酸化保護の改善という点において優れた改良された層列を備えた半導体チップを提供する。【解決手段】はんだ層と酸化保護層との間にバリヤ層が設けられているようにした。【選択図】図１
2006287226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
はんだ結合を形成するために規定された層列（２）を有する半導体チップ（１）であって、前記層列が、はんだ層（１５）と、半導体チップ（１）から見てはんだ層（１５）の次の酸化保護層（１７）とを有している形式のものにおいて、
はんだ層（１５）と酸化保護層（１７）との間にバリヤ層（１６）が設けられていることを特徴とする、はんだ結合を形成するために規定された層列を有する半導体チップ。
【請求項２】
バリヤ層（１６）が、はんだ層（１５）の材料成分の酸化保護層（１７）を通る拡散を減少させる、請求項１記載の半導体チップ。
【請求項３】
バリヤ層（１６）が、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｍｏ又はＷを含んでいる、請求項１又は２記載の半導体チップ。
【請求項４】
バリヤ層（１６）が５ｎｍ〜１００ｎｍ、殊に１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さを有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の半導体チップ。
【請求項５】
はんだ層（１５）が、Ｓｎ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｔｌ，ＡｕＳｎ，ＡｕＩｎ，ＡｕＢｉ，ＡｇＳｎ又はＰｂＳｎを含んでいる、請求項１から４までのいずれか１項記載の半導体チップ。
【請求項６】
はんだ層（１５）の厚さが３μｍ又は３μｍ未満である、請求項１から５までのいずれか１項記載の半導体チップ。
【請求項７】
酸化保護層（１７）が、Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ａｇ又はＲｈを含んでいる、請求項１から６までのいずれか１項記載の半導体チップ。
【請求項８】
酸化保護層（１７）が５０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さを有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の半導体チップ。
【請求項９】
半導体チップ（１）とはんだ層（１５）との間に給湿層（１３）が設けられており、該給湿層（１３）とはんだ層（１５）との間に第２のバリヤ層（１４）が配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の半導体チップ。
【請求項１０】
第２のバリヤ層（１４）が、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｍｏ又はＷを含んでいる、請求項９記載の半導体チップ。
【請求項１１】
第２のバリヤ層（１４）が、５ｎｍ〜１００ｎｍ、殊に１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さを有している、請求項９又は１０記載の半導体チップ。
【請求項１２】
給湿層（１３）が、Ｐｔ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ又はＳｎを含んでいる、請求項９から１１までのいずれか１項記載の半導体チップ。
【請求項１３】
半導体チップ（１）が光電子半導体チップである、請求項１から１２までのいずれか１項記載の半導体チップ。
【請求項１４】
半導体チップ（１）が薄膜発光ダイオードチップである、請求項１３記載の半導体チップ。
【請求項１５】
支持体（１８）と半導体チップ（１）との間にはんだ結合を形成するための方法であって、支持体（１８）又は半導体チップ（１）に、はんだ結合を形成するために規定された層列（２）を設ける形式のものにおいて、
層列（２）に、はんだ層（１５）と、層列（２）の成長方向で見てはんだ層（１５）の次の酸化保護層（１７）とを設け、はんだ層（１５）と酸化保護層（１７）との間にバリヤ層（１６）を設け、はんだ付け過程に際してはんだ層（１５）を溶融させ、該はんだ層（１５）に前記バリヤ層（１６）及び酸化保護層（１７）を融合させることを特徴とする、支持体と半導体チップとの間にはんだ結合を形成するための方法。
【請求項１６】
層列（２）を半導体チップ（１）に配置し、該半導体チップ（１）を支持体（１８）の加熱された表面に載置することにより溶融を行う、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
バリヤ層（１６）によって、規定されたはんだ付け温度よりも低い温度でのはんだ層（１５）の材料成分の酸化保護層（１７）を通る拡散を減少させる、請求項１５又は１６記載の方法。
【請求項１８】
Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｍｏ又はＷを含むバリヤ層（１６）を設ける、請求項１５から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
バリヤ層（１６）の厚さを５ｎｍ〜１００ｎｍ、殊に１０ｎｍ〜５０ｎｍにする、請求項１５から１８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
Ｓｎ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｔｌ，ＡｕＳｎ，ＡｕＩｎ，ＡｕＢｉ，ＡｇＳｎ又はＰｂＳｎを含むはんだ層（１５）を設ける、請求項１５から１９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
はんだ層（１５）の厚さを３μｍ又は３μｍ未満にする、請求項１５から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ａｇ又はＲｈを含む酸化保護層（１７）を設ける、請求項１５から２１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
酸化保護層（１７）の厚さを５０ｎｍ〜２００ｎｍにする、請求項１５から２２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２４】
半導体チップ（１）又は支持体（１８）と、はんだ層（１５）との間に給湿層（１３）を設け、該給湿層（１３）とはんだ層（１５）との間に第２のバリヤ層（１４）を配置する、請求項１５から２３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２５】
Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｍｏ又はＷを含有する第２のバリヤ層（１４）を設ける、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
第２のバリヤ層（１４）の厚さを５ｎｍ〜１００ｎｍ、殊に１０ｎｍ〜５０ｎｍにする、請求項２４又は２５記載の方法。
【請求項２７】
Ｐｔ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ又はＳｎを含有する給湿層（１３）を設ける、請求項２４から２６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２８】
半導体チップ（１）を光電子半導体にする、請求項１５から２７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２９】
半導体チップ（１）を薄膜発光ダイオードチップにする、請求項２８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はんだ結合を形成するために規定された層列を有する半導体チップであって、前記層列が、はんだ層と、半導体チップから見てはんだ層の次の酸化保護層とを有している形式のものに関する。更に本発明は、支持体と半導体チップとの間にはんだ結合を形成するための方法であって、支持体又は半導体チップに、はんだ結合を形成するために規定された層列を設ける形式のものに関する。
【０００２】
本発明は、ドイツ連邦共和国特許出願優先権１０２００５０２９２４６．１及び１０２００５０１５１４７．７を請求するので、本発明にはこれらの特許出願の開示内容が含まれる。
【背景技術】
【０００３】
はんだ又ははんだ成分として使用される低温溶融金属は、一般に著しい酸化傾向を有している。従って、低温溶融金属を含むはんだを用いて接合部を形成する場合は、しばしばはんだ層の表面における酸化物形成が、一方の接合パートナーを完全に濡らすことを妨害する。その結果、裸の「冷たい」はんだ付け箇所又は数カ所でしか結合されていないはんだ結合が生ぜしめられる恐れがある。保護ガス下又は雰囲気の減少下でのはんだ付けによって、酸化物形成は低下され得る。但しこのことは、製作手間の増大と結びついている。更に、酸化は融剤の使用によっても低減され得る。但しこのことは、特に薄いはんだ結合又は大面積の接合箇所においてしばしば実行不能又は不都合である。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許第１０３５０７０７号明細書に記載された光電子半導体チップ用の電気的なコンタクトでは、半導体表面上の１金属層が、電気的なメタル半導体コンタクトを形成する。有利には半導体チップから放射されるビームのためのミラーとして働く、半導体表面に付与された金属層にはんだ層の成分が拡散することを防止するためには、はんだ層と金属層との間に例えばＴｉＷＮから成るバリヤ層が設けられている。
【０００５】
更に、このようなバリヤ層にははんだ層が付着し難いという問題が頻繁に生じる。更に、はんだ層はしばしば金属の支持体にも付着し難い。その理由は、バリヤ層及び／又は支持体表面の濡れ性の悪さである。この理由から、バリヤ層とはんだ層との間若しくは支持体表面とはんだとの間には、例えば白金から成る給湿層等の良好な濡れ性を有する層が挿入される。しかしこの場合は、給湿層の材料、特に白金が、少なくとも僅かにはんだと反応するという危険が生じる。これにより、薄いはんだ層の場合ははんだの化学量論が不都合に変化される恐れがある。
【０００６】
更に、前掲のドイツ連邦共和国特許第１０３５０７０７号明細書から、薄い金層を付与することによってはんだ層を酸化から保護することが公知である。
【０００７】
しかし、いくつかのはんだ金属では、はんだ成分、特に低温溶融金属が、既に低い温度、例えば室温において前記のような酸化保護層に拡散し、これにより、保護作用が低下されるという危険が生じる。はんだ成分の酸化保護層表面への拡散を防止するために保護層の厚さが著しく増大されると、はんだ成分が溶融過程後に保護層によって著しく変化されないようにしたい場合は必然的にはんだ層の厚さも相応に増大されねばならない。但し、構成部材の全高をできるだけ低く抑え且つチップ縁部における短絡のリスクを排除するためには、特に半導体チップのはんだ付け、例えばＬＥＤチップのＬＥＤケーシングへのはんだ付けにおいては一般に小さなはんだ厚さが要求されている。
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許第１０３５０７０７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、はんだ結合を形成するために規定された、特にはんだ層の酸化保護の改善という点において優れた改良された層列を備えた半導体チップを提供することである。更に、半導体チップと支持体との間にはんだ結合を形成するための有利な方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために本発明では、はんだ層と酸化保護層との間にバリヤ層が設けられているようにした。本発明の有利な構成は従属請求項に記載されている。
【発明の効果】
【００１０】
はんだ結合を形成するために規定された層列が付与されており、しかもこの層列がはんだ層と、半導体チップから見てはんだ層に続く酸化保護層とを有している半導体チップにおいて、本発明でははんだ層と酸化保護層との間にバリヤ層が設けられている。
【００１１】
はんだ層と酸化保護層との間に設けられたバリヤ層によって、有利にははんだ層とは反対の側の酸化保護層表面へのはんだ層成分の拡散が減少される。このようにして、特にはんだ層の成分が、はんだ付け過程前に拡散によって酸化保護層を貫通して、はんだ層とは反対の側の酸化保護層表面にまで到達し、そこを酸化させることにより、はんだ結合の品質が不都合な影響を被る恐れがあるという危険が防止される。
【００１２】
バリヤ層は、有利にはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｍｏ又はＷの各金属の内の少なくとも１つを有している。これらの材料は、低温溶融金属用の拡散バリヤとして特に適している。
【００１３】
バリヤ層は、有利にははんだ層の酸化し易い成分がはんだ付け過程前に酸化保護層の表面に到達する恐れがない程度に厚い。この理由から、バリヤ層は有利には５ｎｍ以上の厚さ、特に有利には１０ｎｍ以上の厚さを有している。
【００１４】
しかし他方では、はんだ付け過程に際してはんだ成分の溶融及び融合が妨げられないようにするために、バリヤ層の厚さが大きすぎてもいけない。従って、バリヤ層の厚さはできるだけ小さいのが望ましくもある。なぜならば、はんだの化学量論は、はんだ付け過程に際して一緒に溶融するバリヤ層によって著しく変化されないのが望ましいからである。従って、バリヤ層の厚さは有利には１００ｎｍ又は１００ｎｍ未満、特に有利には５０ｎｍ又は５０ｎｍ未満である。バリヤ層の特に有利な厚さ範囲は１０ｎｍ〜５０ｎｍである。
【００１５】
はんだ層は、例えば金属又は金属合金、有利にはＳｎ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂｉ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ｔｌ，ＡｕＳｎ，ＡｕＩｎ，ＡｕＢｉ，ＡｇＳｎ又はＰｂＳｎを有している。はんだ層は、単独層であっても、複数層から成る積層体であってもよい。例えばはんだ層は、はんだ付け過程時にＡｕＳｎ合金へと溶融する多数の択一的なＡｕ層及びＳｎ層を有することができる。
【００１６】
はんだ層の厚さは有利には３μｍ又は３μｍ未満、特に有利には２μｍ又は２μｍ未満である。はんだ層のこのような小さな厚さは、本発明による半導体チップを含む構成部材の全高をできるだけ低く抑えるために有利である。更に、比較的薄いはんだ層では、はんだの一部がチップ縁部に到達して、そこに短絡を生ぜしめる危険が減じられている。更に、比較的薄いはんだ層は、はんだ付け実装時のチップの傾倒の危険と、隣接するチップを同じ高さに位置決めする難しさが低減されるので有利である。更に、比較的薄いはんだ層の場合は製作コストが比較的低い。
【００１７】
酸化保護層は、有利には酸化に対して比較的抵抗力のある材料から成っている。有利には、酸化保護層は例えばＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ａｇ又はＲｈ等の、酸化に対して比較的抵抗力のある金属から形成されている。
【００１８】
本発明の別の有利な構成では、酸化保護層が酸化に対して比較的抵抗力のある金属から形成されており、この金属ははんだ層の１成分である。このことは、酸化保護層がはんだ付け過程中に溶融する際に、はんだ層と相俟って１つの合金を形成するという利点を有している。例えば、はんだ層はＡｕＳｎを有しており且つ酸化保護層はＡｕ層であってよい。
【００１９】
酸化保護層の厚さは、有利には５０ｎｍ〜２００ｎｍである。この場合、酸化保護層の厚さは十分に小さいので、はんだ層の化学量論は溶融時並びに酸化保護層及びバリヤ層との融合時に比較的僅かにしか変化しない。
【００２０】
本発明の更に別の有利な構成では、半導体チップとはんだ層との間に給湿層が設けられている。この給湿層とはんだ層との間には、有利には第２のバリヤ層が配置されている。給湿層により、はんだ層が付与される表面の濡れ性が改善される。このことは特にはんだ層が、該はんだ層によっては濡らし難い半導体チップのめっきコンタクトに付与されている場合に有利である。給湿層は特に、半導体チップのめっきコンタクトとはんだ層との間に、はんだ層によっては濡らし難いシールド層が配置されている場合にも有利である。このようなシールド層は例えばＴｉＷＮから形成されており、はんだ成分がめっきコンタクト内へ拡散することを防止する。給湿層は、有利にはＰｔ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ又はＳｎを有している。
【００２１】
第２のバリヤ層は、有利には給湿層とはんだ層若しくははんだ層成分との間の反応を防止する。例えば白金から成る給湿層におけるはんだ層の成分、例えばＳｎの劣化が減少される。
【００２２】
第２のバリヤ層は、有利にはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｍｏ又はＷの各材料の内の少なくとも１つを有している。第２のバリヤ層の厚さは、有利には５ｎｍ〜１００ｎｍ、特に有利には１０ｎｍ〜５０ｎｍである。
【００２３】
半導体チップは、有利には光電子半導体チップ、特にビーム放出型の光電子半導体チップである。この半導体チップは、有利にはＩＩＩ−Ｖ化合物半導体材料、特にＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ，ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＰ又はＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＡｓを含んでおり、それぞれに０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１及びｘ＋ｙ≦１が当てはまる。この場合、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体材料は必ずしも数学的に正確な組成を前記式に従って有していなくともよい。むしろ、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体材料は１つ又は複数のドーピング剤及び材料の物理的な特性をほぼ変化させない付加的な成分を有していてよい。但し、結晶格子の重要な成分が部分的に別の少量の材料に置換されている可能性があるとしても、便宜上、前記式には結晶格子の重要な成分しか含まれていない。
【００２４】
有利な構成では、半導体チップは薄膜発光ダイオードチップである。薄膜発光ダイオードチップの場合、機能的な半導体層列は、まず最初に成長用基板上でエピタキシャル成長され、次いで成長用基板に対向位置する半導体層列表面が新たな支持体にはんだ付けされる。はんだ層列は、本発明のこの構成では薄膜発光ダイオードチップをはんだ付けするために新たな支持体上に設けられている。次いで成長用基板が分離され、有利には再利用可能である。
【００２５】
薄膜発光ダイオードチップは、特に次の特徴において優れている。即ち：
‐ビームを発生させるエピタクシー層列の支持体に面した第１の主要面に反射層が付与又は形成されており、この反射層が、エピタクシー層列内で発生された電磁ビームの少なくとも一部をエピタクシー層列内へ反射し戻し；
‐エピタクシー層列が、２０μｍまたは２０μｍ未満の範囲、特に１０μｍの範囲の厚さを有しており；
‐エピタクシー層列が、理想的にはほぼ光のエルゴード分布をエピタキシャルなエピタクシー層列内に生ぜしめる混合構造を有する少なくとも１つの面を備えた少なくとも１つの半導体層を有している、つまり、エピタクシー層列はできるだけエルゴード的な確率の散乱特性を有している。
【００２６】
薄膜発光ダイオードチップの原理は、例えばＩ．Ｓｃｈｎｉｔｚｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，  Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６３（１６），１８．Ｏｋｔｏｂｅｒ  １９９３，２１７４‐２１７６に記載されており、この開示内容は本発明に含まれる。
【００２７】
支持体と半導体チップとの間にはんだ結合を形成するための本発明による方法では、半導体チップ又は支持体のいずれかに、はんだ結合を形成するために規定された層列が設けられており、この層列がはんだ層と、層列の成長方向で見てはんだ層に続く酸化保護層とを有しており、この場合、はんだ層と酸化保護層との間にバリヤ層が設けられており、はんだ付け過程に際してはんだ層が溶融すると、バリヤ層と酸化保護層ははんだ層と融合する。つまり、バリヤ層及び酸化保護層は、はんだ付け過程時にはんだ層によって消費される。
【００２８】
はんだ層の溶融は、有利には層列の設けられた半導体チップを規定されたはんだ付け温度に加熱された支持体表面に載置することによって行われる。
【００２９】
バリヤ層は、はんだ層の成分である材料が、規定されたはんだ付け温度よりも低い温度において酸化保護層を通って拡散することを有利に低減する。特に、例えば室温においてはんだ付け実装前の半導体チップを支承する際に、例えばすず等のはんだ層の成分の拡散が低減される。更に、半導体チップがはんだ付け過程前に加熱されたはんだ付け実装面の上位に位置決めされる場合、拡散は遅らされもする。
【００３０】
本発明による半導体に関連して上で説明した有利な構成手段は、本発明による方法にも該当する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。図１及び図２において同一の部材又は同一作用を有する部材には同一符号を付してある。
【００３２】
図１に示した本発明の第１実施例では、はんだ結合部を製作するために設けられた層列２が半導体チップ１に付与されている。この半導体チップ１は、有利には光電子半導体チップであり、特にビーム６，７を発生させるために設けられた能動層３と、例えばｎドープされた半導体層４の領域及びｐドープされた半導体層５の領域等の、別の複数の半導体層とを有している。半導体チップ１は、例えば約１ｍｍ又は１ｍｍ未満の縁部長さを有しており且つ有利には４００μｍ未満の、例えば約１９０μｍの厚さを有している。
【００３３】
半導体チップ１は、例えばビーム出射用に設けられた当該半導体チップ１の表側の主要面９に付与された第１の接続コンタクト８と、例えば半導体チップ１の裏側の主要面１０に付与されためっきコンタクト１１である第２の電気的な接続コンタクトとを介して電気的に接触接続されている。
【００３４】
層列２は、特にはんだ層１５を有している。このはんだ層１５は、半導体チップ１を支持体１８に固定するために設けられている。有利には、はんだ層１５はめっきコンタクト１１と、例えば支持体１８に付与された導体路１９等の支持体１８の電気的な接続箇所との間に導電接続を形成する。
【００３５】
めっきコンタクト１１は、有利には金属又は金属合金から形成されており、例えばアルミニウム、銀、金又は金ゲルマニウム合金から形成されている。特に有利には、めっきコンタクト１１は隣接する半導体層５と相俟ってオーム接触を形成する。
【００３６】
本発明の有利な実施例では、めっきコンタクト１１は能動層３から当該めっきコンタクト１１に向かって放射されるビーム７のための反射体として働く。この場合、ビーム７は有利にはめっきコンタクト１１に隣接する半導体チップ１の裏側の主要面１０において表側の主要面９に向かって反射され、この表側の主要面９においてビーム７は半導体チップ１から出射可能である。このようにして、能動層３から放射されたビームの層列２における吸収が減少され延いては発光効率が高められる。めっきコンタクト１１の高い反射性を得るためには、当該めっきコンタクト１１の材料は、有利には放射されるビーム６，７の波長において比較的大きな屈折率の差を、隣接する半導体層５に対して有している。めっきコンタクト１１に特に適した材料は、例えば銀又はアルミニウムである。
【００３７】
めっきコンタクト１１とはんだ層１５との間には、有利にはシールド層１２が含まれている。このシールド層１２は、はんだ層１５の成分がめっきコンタクト１１内へ拡散することを防止する機能を有している。例えば、シールド層は有利には３００ｎｍ〜５００ｎｍの厚さを有するＴｉＷＮ層である。
【００３８】
本発明の別の有利な実施例では、シールド層１２とはんだ層１５との間に給湿層１３が含まれている。このことは、はんだ層１５の材料によってシールド層１２の材料を良好に濡らすことができない場合に特に有利である。給湿層１３は有利には白金層である。
【００３９】
はんだ層１５は、有利にはすず、インジウム、ガリウム又はビスマスの各材料の内の少なくとも１つを有している。はんだ層の厚さは有利には３μｍ又は３μｍ未満である。例えば、はんだ層１５は２μｍの厚さのＳｎ層である。はんだ層の比較的小さな厚さは、特にはんだ層１５の成分、例えばＳｎ原子がはんだ付け過程において半導体チップ１の側面に達し、そこで半導体層３，４，５の短絡を惹起する危険が低下されているという利点を有している。
【００４０】
はんだ層１５を酸化から保護するために、層列２ははんだ層１５の半導体チップ１とは反対の側に酸化保護層１７を有している。この酸化保護層１７は、有利には酸化に対して比較的抵抗力のある金属、殊に金から形成されている。酸化保護層１７の厚さは、有利には５０ｎｍ〜２００ｎｍである。例えば、酸化保護層１７は１００ｎｍの厚さのＡｕ層である。
【００４１】
はんだ層１５と酸化保護層１７との間にはバリヤ層１６が配置されている。このバリヤ層１６は、有利にはチタン、バナジウム、クロム又はニオブの各材料の内の少なくとも１つを有している。バリヤ層１６の厚さは有利には５ｎｍ〜１００ｎｍ、特に有利には１０ｎｍ〜５０ｎｍである。このような厚さだと、バリヤ層は一方では酸化保護層１７へのはんだ成分の拡散を効果的に低減するために十分な厚さを有しており且つ他方でははんだ層１５の化学量論が、溶融してバリヤ層１６及び酸化保護層１７と融合する際に僅かにしか変化されないように十分に薄い。
【００４２】
例えば１０ｎｍの厚さのチタン層であるバリヤ層１６によって、有利には例えばすず原子等のはんだ層の成分の酸化保護層１７への拡散が防止される。さもないと、はんだ層１５の成分が酸化保護層１７の表面２０にまで拡散して、そこで酸化物を形成するという危険の生じる恐れがある。このことは、はんだ付け過程において裸の「冷たい」はんだ付け箇所又は数カ所でしか結合されないはんだ結合を生ぜしめる恐れがある。
【００４３】
バリヤ層１６は、はんだ層の付与と、支持体１８への半導体チップのはんだ付け実装との間に、バリヤ層１６無しで既に室温において酸化保護層１７の表面２０に対してはんだ成分の拡散が行われる恐れのある長さで半導体チップ１の支承が行われる場合に、特に有利である。
【００４４】
更に、バリヤ層１６は、半導体チップがはんだ層１５の付与とはんだ付け実装との間で、はんだ成分の拡散を助成する恐れのある温度上昇が発生する別の複数のプロセスステップに晒されている場合に、特に有利である。
【００４５】
給湿層１３とはんだ層１５との間に、有利には第２のバリヤ層１４が設けられている。この第２のバリヤ層１４は、有利には例えばすず等のはんだ層１５の成分と、例えば白金等の給湿層１３の材料との反応を防止する。
【００４６】
はんだ層１５と酸化保護層１７との間に配置されたバリヤ層１６と同様に、第２のバリヤ層１４はチタン、バナジウム、クロム又はニオブの各材料の内の少なくとも１つを有している。第２のバリヤ層１４の厚さは、有利には５ｎｍ〜１００ｎｍ、特に有利には１０ｎｍ〜５０ｎｍである。バリヤ層１６及び第２のバリヤ層１４は、例えば同じ材料から製作されていてよいので、製作手間は比較的小さい。例えばバリヤ層１６は１０ｎｍの厚さのチタン層であり、第２のバリヤ層１４は５０ｎｍの厚さのチタン層である。
【００４７】
半導体チップ１のために設けられた支持体１８は、特にプリント配線板又はリードフレームであってよい。更に、支持体１８はセラミックから形成されていてよく、例えば複数の半導体チップのための支持体として設けられていてよい。更に、支持体１８はＬＥＤケーシングであってもよい。
【００４８】
支持体１８と半導体チップ１との間にはんだ結合を形成するためには、例えば支持体１８がはんだ付け過程用に規定された温度に加熱され、はんだ結合を形成するために規定された層列２の付与された半導体チップ１の酸化保護層１７の表面２０が、支持体１８若しくは支持体に付与された金属被覆１９、例えば導体路に載置され、有利には圧着される。バリヤ層１４，１６、はんだ層１５及び酸化保護層１７ははんだ付け過程において溶融し、この場合、バリヤ層１６及び第２のバリヤ層１４の各材料は、はんだ層１５の材料と相俟って金属間化合物を形成するか、又は別の形ではんだ結合範囲内に分散する。層の溶融前、例えばはんだ付け実装前の半導体チップ１の支承又は既に加熱された支持体１８の上位での半導体チップ１の位置決めに際して、はんだ層１５の成分、特にすずの、酸化保護層１７の表面に対する拡散がバリヤ層１６によって有利に防止される。
【００４９】
図２に示した本発明による半導体チップ１の第２実施例では、はんだ層１５が単独層ではなく、多数のすず層２１と金層２２とから成る積層体である。すず層２１と金層２２とは、はんだ付け過程においてＡｕＳｎ合金へと融合する。積層体として形成されたはんだ層１５と酸化保護層１７との間には、第１実施例の場合と同様、バリヤ層１６が挿入されている。このバリヤ層１６は、例えば２０ｎｍの厚さのバナジウム層であってよい。
【００５０】
第１実施例の場合と同様に、第２実施例でも例えば５０ｎｍの厚さのチタン層である第２のバリヤ層１４が、給湿層１３とはんだ層１５との間に設けられている。但し、第１実施例とは異なり、第２のバリヤ層１４は給湿層１３に直接には付与されていない。給湿層１３のシールド層１２とは反対の側にはむしろ、まず最初に金層２２が付与されており、次に第２のバリヤ層１４、その次にはんだ層１５を形成する積層体の第１のすず層２１が付与されている。即ち、第２のバリヤ層１４はすず層２１にすぐ隣接している。このことは有利である。それというのも、はんだ層１５の積層体におけるすず材料と、給湿層１３における白金材料との反応は阻止されるのが望ましいからである。その他の点では、第２実施例は第１実施例にほぼ対応している。
【００５１】
層列２は、必ずしも両実施例で示したように半導体チップ１に全面的に付与されていなくともよい。層列２はむしろ任意で、例えばフォトリソグラフィ又はリフトオフ法を用いて構造化されていてもよい。特に、ｎ型コンタクトとｐ型コンタクトの両方が、半導体チップ１の支持体１８に面した側に配置されていてよく、例えば上で説明した層列２を備えた前記両コンタクトは、はんだ結合によって支持体１８上の導体路とそれぞれ結合されていてよい。
【００５２】
本発明は、前記実施例の説明によって限定されるものではない。むしろ本発明は、請求項又は実施例に明瞭に記載されていなくとも、あらゆる新たな特徴並びにこれらの特徴のあらゆる組合わせ、特に請求項記載の特徴のあらゆる組合わせを含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による半導体チップの第１実施例の概略的な横断面図である。
【図２】本発明による半導体チップの第２実施例の概略的な横断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  半導体チップ、  ２  層列、  ３  能動層、  ６，７  ビーム、  ８  接続コンタクト、  ９  表側の主要面、  １０  裏側の主要面、  １１  めっきコンタクト、  １２  シールド層、  １３  給湿層、  １４，１６  バリヤ層、  １７  酸化保護層、  １８  支持体、  １９  導体路、  ２０  表面、  ２１  すず層、  ２２  金層
【図１】
2006287226.tif 000003
【図２】
2006287226.tif 000004