(57)【要約】【課題】  組立後に発生する内在応力及び使用条件下で発生する外因性応力を緩和し、とくにチップ表面に近い領域に形成された浅いジャンクションを有する製品に適した表面積層電極構造を備えた半導体装置を提供する。【解決手段】  複数のリード２の下面は、樹脂封止体４の下面から露出しておりシリコン半導体基板１０上には、半田を介してフレームを接続するために、半田接合用金属層８を含む積層電極構造７が形成されている。積層電極構造７は、半導体基板とショットキージャンクションを形成する第１の金属層１１と、その上のジャンクションに対する応力を緩和するＡｌを主成分とする第２の金属層１２と、その上のＡｌと金属間化合物を起し難いＭｏ又はＴｉを主成分とする第３の金属層１３と、その上の少なくともＮｉ層を含む半田接合用金属層８とを備えている。第２の金属層がＡｌによる応力緩和作用を十分に発揮させる。【選択図】  図１
2006024829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、
前記半導体チップを接合する上フレームと、
前記半導体チップと前記上フレームとを接合し、前記半導体チップ主面上に形成された半田層と、
前記半導体チップの裏面に接合された下フレームと、
前記半導体基板主面上に形成され、前記半導体基板とショットキージャンクションを形成する第１の金属層と、
前記第１の金属層上に形成され、前記ジャンクションに対する応力を緩和するアルミニウムを主成分とする第２の金属層と、
前記第２の金属層上に形成され、アルミニウムと金属間化合物を起し難いモリブデン又はチタニウムを主成分とする第３の金属層と、
前記第３の金属層上に形成され、少なくともＮｉ層を含む半田接合用金属層とを具備し、
前記半田層は、前記半田接合用金属層上に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の金属層と前記第２の金属層との間には前記第１の金属膜を保護するモリブデンからなる第４の金属層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
主面側の表面領域に形成されたｐｎジャンクションを構成する拡散領域を有する半導体チップと、
前記半導体チップに接合される上フレームと、
前記半導体チップと前記上フレームとを接合し、前記半導体チップ主面上に形成された半田層と、
前記半導体チップの裏面に接合された下フレームと、
前記半導体基板主面上に形成されたアルミニウムを主成分とする第１の金属層と、
前記第１の金属層上に形成され、アルミニウムと金属間化合物を起し難いモリブデン又はチタニウムを主成分とする第２の金属層と、
前記第２の金属層上に形成され、少なくともＮｉ層を含む半田接合用金属層とを具備し、
前記半田層は、前記半田接合用金属層上に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記半導体基板と前記第１の金属層との間には前記ｐｎジャンクションを保護するモリブデンからなる第３の金属層が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
半導体基板主面上に前記半導体基板とショットキージャンクションを形成する第１の金属層、前記ジャンクションに対する応力を緩和するアルミニウムを主成分とする第２の金属層及びアルミニウムと金属間化合物を起し難いモリブデンを主成分とする第３の金属層を順次積層する工程と、
前記積層された金属層を所定の形状にパターニングする工程と、
前記パターニングされた金属層が形成された半導体基板主面上に少なくともＮｉ層を含む半田接合用金属層を形成する工程と、
前記半田接合用金属層を前記積層された金属層と同じパターン形状にパターニングする工程と、
前記積層された金属層及び前記半田接合用金属層がパターニングされた半導体基板を切断して前記半導体チップを複数形成する工程と、
前記半導体チップと上フレームとを、前記半導体チップ主面の前記半田接合用金属層上に形成された少なくとも１層からなる半田層により接合し、且つ前記半導体チップの裏面と下フレームとを接合する工程とを具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップ（以下、チップという）を外部端子となるフレームに半田で電気的に接合する半導体装置に係り、その表面積層電極構造及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）やツェナーダイオードなどのメタル表面近くにジャンクションを有する半導体装置の製品群において表面上の積層電極にアルミニウム（Ａｌ）層を挟む既存技術（特許文献１、特許文献２）が存在する。
既存の半導体装置については次のような問題がある。
【０００３】
（１）  従来方式のメタル構造のショットキーバリアダイオード（低ＶＦ−ＳＢＤ及び低ＩＲ−ＳＢＤ）について説明する。
このダイオードは、シリコン半導体基板表面上にショットキーメタル（一般的にＶ、Ｔｉ等の高融点金属を用いる）を形成する際に一緒にその保護膜( 通常はショットキーメタル同様のＭｏなどの高融点金属等) を連続形成していくが、それは金属膜のパターニングから熱処理( ショットキーメタルを規定のφＢ= 仕事関数にコントロールする目的で行われる）と工程を進めていく中で、この熱処理時のダメージがショットキー面に影響を及ぼさないようにする為に行われるものである。次に、その熱処理時形成された保護膜上の酸化膜を除去し、半田接合用金属層（Ｎｉ層とＶ又はＴｉ層の２層の接合材−Ｎｉ層からなり組み立て半田との接合材−Ａｕ又はＡｇ（銀）層からなりＮｉの酸化防止膜から構成される）を形成し、そのパターニング後チップを完成させ、最終的に表面メタルを３層乃至５層構造とし、組み立て時のチップ表裏と上下フレーム( 基板上もしくは帯上の導電性金属) を組み立て半田で接合して完成させている。その構造では一般的に組み立て半田の薄い部分が有ると、上下フレームの組み立て時の急熱及び利用客先での実装時の急熱及び市場環境温度差から来るフレーム応力がチップ表面に直接かかり易く、これを原因とする表面ジャンクションへの応力からジャンクション破壊が発生する恐れが有り、市場事故に発展し易い構造となっている。
【０００４】
（２）  浅いジャンクションチップ製品（Ｘj ＝３μｍ以下：低耐圧定電圧ダイオード等) を含むｐｎジャンクションチップ製品の場合について
シリコン半導体基板の表面ジャンクション上に半田接合用金属層（Ｖ又はＴｉ層からなりシリコンとの接合材−Ｎｉ層からなり組み立て半田との接合材−Ａｕ又はＡｇ層からなりＮｉの酸化防止膜から構成される）を形成し、そのパターニング後チップを完成させ、最終的に表面メタルを３層構造とし、組み立て時のチップ表裏と上下フレーム( 基板上もしくは帯上の導電性金属）を組み立て半田で接合して完成させている。その構造では一般的に組み立て半田の薄い部分が有ると、上下フレームの組み立て時の急熱及び利用客先での実装時の急熱及び市場環境温度差から来るフレーム応力がチップ表面に直接かかり易く、これを原因とする表面ジャンクションへの応力からジャンクション破壊が発生する恐れが有り、市場事故に発展し易い構造となっている。
【特許文献１】特開２０００−１１４３０２号公報
【特許文献２】特開昭６３−２８９９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような事情によりなされたものであり、チップ表裏を半田により電気的に外部端子であるフレームに接合する半導体装置において、組立後に発生する内在応力及び使用条件下で発生する外因性応力を緩和し、とくにチップ表面に近い領域に形成された浅いジャンクションを有する製品に適した表面積層電極構造を備えた半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の半導体装置の一態様は、半導体チップと、前記半導体チップを接合する上フレームと、前記半導体チップと前記上フレームとを接合し、前記半導体チップ主面上に形成された半田層と、前記半導体チップの裏面に接合された下フレームと、前記半導体基板主面上に形成され、前記半導体基板とショットキージャンクションを形成する第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成され、前記ジャンクションに対する応力を緩和するアルミニウムを主成分とする第２の金属層と、前記第２の金属層上に形成され、アルミニウムと金属間化合物を起し難いモリブデン又はチタニウムを主成分とする第３の金属層と、前記第３の金属層上に形成され、少なくともＮｉ層を含む半田接合用金属層とを具備し、前記半田層は、前記半田接合用金属層上に形成されていることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の半導体装置の一態様は、主面側の表面領域に形成されたｐｎジャンクションを構成する拡散領域を有する半導体チップと、前記半導体チップに接合される上フレームと、前記半導体チップと前記上フレームとを接合し、前記半導体チップ主面上に形成された半田層と、前記半導体チップの裏面に接合された下フレームと、前記半導体基板主面上に形成されたアルミニウムを主成分とする第１の金属層と、前記第１の金属層上に形成され、アルミニウムと金属間化合物を起し難いモリブデン又はチタニウムを主成分とする第２の金属層と、前記第２の金属層上に形成され、少なくともＮｉ層を含む半田接合用金属層とを具備し、前記半田層は、前記半田接合用金属層上に形成されていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の半導体装置の製造方法の一態様は、  半導体基板主面上に前記半導体基板とショットキージャンクションを形成する第１の金属層、前記ジャンクションに対する応力を緩和するアルミニウムを主成分とする第２の金属層及びアルミニウムと金属間化合物を起し難いモリブデンを主成分とする第３の金属層を順次積層する工程と、前記積層された金属層を所定の形状にパターニングする工程と、前記パターニングされた金属層が形成された半導体基板主面上に少なくともＮｉ層を含む半田接合用金属層を形成する工程と、前記半田接合用金属層を前記積層された金属層と同じパターン形状にパターニングする工程と、前記積層された金属層及び前記半田接合用金属層がパターニングされた半導体基板を切断して前記半導体チップを複数形成する工程と、前記半導体チップと上フレームとを、前記半導体チップ主面の前記半田接合用金属層上に形成された少なくとも１層からなる半田層により接合し、且つ前記半導体チップの裏面と下フレームとを接合する工程とを具備したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、アルミニウムと金属間化合物反応を起こし難いモリブデンを加えることによって、チップ製品組み立て時及び利用客先の実装時及び市場実使用時に発生する可能性が有る応力に起因するジャンクション破壊をアルミニウムによる応力緩和作用を十分に発揮させることを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、実施例を参照して発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００１１】
まず、図１及び図２を参照して実施例１を説明する。
図１は、低ＶＦタイプのショットキーバリアダイオードの断面図及び平面図及び図２は、シリコン半導体基板からチップを切り出すまでの工程断面図であって、外部端子である上フレームをチップに半田付けする際に用いられる表面積層電極構造の形成方法を説明する図である。
図１に示すように、チップ１は、外部端子である上フレーム３及び下フレーム５に挟まれこれらに半田層２、４によって接合されている。そして、上下フレーム３、５及びチップ１は、エポキシなどの樹脂封止体６により樹脂封止されている（図１）。上下フレーム３、５によって挟まれたチップ１は、上フレーム３と半田接合するために、チップ１表面にショットキーメタル層も含めた積層電極構造７が形成されている（図２）。
【００１２】
この実施例の半導体基板１０を構成する各チップ上には、Ｖ又はＴｉ膜からなり膜厚０．１〜０．３μｍのショットキーメタル層（第１層）１１、ショットキーメタルの保護膜である膜厚０．１〜０．４μｍのＭｏ又はＴｉ層（第２層）１２、緩衝膜として用いられる保護膜である膜厚０．５〜１．０μｍのＡｌ層（第３層）１３、アルミニウムの保護膜である膜厚０．１〜０．４μｍのＭｏ層（第４層）１４、半田接合用となる第１層目の膜厚０．０２〜０．０５μｍのＶ又はＴｉ層（第５層）１５、半田接合用の第２層目であって半田との接合材である膜厚０．１〜０．４μｍのＮｉ層（第６層）１６及び半田接合用の第３層目であってＮｉの酸化防止膜である膜厚０．０３〜０．２μｍであるＡｕ又はＡｇ又はＰｔ又はこれらの合金層（第７層）１７からなる積層電極構造が形成されている。この内の一層がショットキーメタル１１であり、上の３層１５、１６、１７が半田との接合用金属層８を構成している。
【００１３】
次に、図２に示す半導体装置の製造方法を説明する。
まず、シリコンなどからなり、最終的にチップ状に切断される半導体基板１０上にＶもしくはＴｉなどからなるショットキーメタル１１、ショットキーメタルの保護膜であるＭｏ又はＴｉ層１２、緩衝膜として用いられる保護膜であるＡｌ層１３、アルミニウムの保護膜であるＭｏ層１４の４層の金属層を既存の方法により積層する（図２（ａ））。次に、これら積層された金属層１１〜１４は、湿式エッチングなどによりパターニングされて半導体基板１０の各チップ形成領域上にこれらの金属層が載るように形成される。その後ショットキーメタルをシンターするために半導体基板１０を熱処理する（図２（ｂ））。次に、熱処理によって形成されたＭｏ層１４の表面に形成された酸化膜を除去してから、Ｍｏ層１４を含む半導体基板１０上に半田接合用金属層８を形成する。この半田接合用金属層８は、Ｖ又はＴｉ層１５、半田との接合材であるＮｉ層１６、Ｎｉの酸化防止膜であるＡｕ又はＡｇ層１７の３層から構成されている。
次に、これら積層された金属層１５〜１７は、湿式エッチングなどによりパターニングされて半導体基板１０の各チップ形成領域上にこれらの金属層が載るように形成される。エッチングは、各金属層毎に行うので、エッチング処理は３回行うことになる（図２（ｃ））。
【００１４】
次に、半導体基板１０裏面に裏面金属層９を形成する。そして、点線で示したチップ形成領域に沿って半導体基板１０をダイシングして積層電極構造を有する複数のチップを形成する（図２（ｄ））。次に、このチップ１に上下フレーム３、５を半田により取り付けて半導体装置を形成する（図１参照）。
前述した従来技術ではショットキーメタル上にはこれを保護するＭｏ層しかなかったが、この実施例では、さらに、Ａｌ層及びこの層上のＭｏ層からなる保護膜を追加形成して７層の積層電極構造７を形成する。
この実施例では、このような構造により、半導体装置の組み立て時の半田応力、利用客先における半導体装置の実装時の急熱応力及び市場実使用環境時の温度差からの応力を柔らかいアルミニウムを緩衝材としショットキーメタルへの応力緩和が可能になる。そして、Ａｌ層上にＭｏ層を積層してＭｏ〜Ｖ又はＴｉ間では金属間化合物が出来難いことを利用して電気的特性劣化（ＶＦロス）が無く且つショットキーメタルへの応力からのジャンクション破壊等が発生しないような半導体装置を得ることができる。
【００１５】
また、厚いアルミニウムをチップ全面に付け加える事からチップ全域に電流が回るようになり、ＶＦロスの低減化と電流サージ耐量（過電流破壊耐量）向上効果が有り、製品歩留向上効果及び高信頼性及び高機能を有する客先及び市場での不良の心配のない半導体装置を製造、販売できる効果が可能である。
また、現在各社が対応中の完全Ｐｂフリー（鉛無しデバイス化）に関し、Ｐｂ系半田の代用とし、主にＳｎ系半田が用いられようとしているが、そのＳｎ系半田で増大する応力の緩和にもこのＡｌ−Ｍｏ構造が応力緩和に効果を発揮し、特に使用環境が温度的に厳しい車載用途向け等の半導体装置に効果を期待することができるものである。
前記積層電極構造において、ショットキーメタルを保護するために形成される第２層の金属層（Ｍｏ又はＴｉ層）は、必要に応じて形成するものであって、本発明では必須の構成材料ではない。第４層の保護膜であるＭｏ層上に形成される第５層のＶ又はＴｉ層は、必要に応じて形成するものであって、本発明では必須の構成材料ではない。
【００１６】
第５層の半田との接合材であるＮｉ層は、この材料に限定されるものではなく、この実施例ではＮｉ層以外に、Ｃｏ層もしくはＦｅ層を用いることもできる。また、この実施例では、第３層のＡｌ層の膜厚を第１層（ショットキーメタル）、第２層（ショットキーメタルの保護膜）及び第４層（アルミニウムの保護膜）の膜厚より厚くすることができる。なお、Ａｌ層は、その上下の金属層の膜厚の２倍以上の厚みとすることができる。
この実施例では、４層の積層金属層をパターニングしてからショットキーメタル１１をシンターするために半導体基板１０を熱処理する（図２（ｂ）参照）が、これは、φB （ショットキー部の仕事関数) を制御するプロセスために行われる。また、この実施例において、半導体基板上に第１層から第７層（第５層は積層しないようにすることができる）までを形成して積層電極構造を形成してから、第６層と第７層をパターニングすることができる。また、この実施例において、半導体基板上に第１層から第７層（第５層は積層しないようにすることができる）までを連続形成して積層電極構造を形成してからこの構造をパターニング後に熱処理を行うようにすることができる。
【実施例２】
【００１７】
次に、図３を参照して実施例２を説明する。
図３は、シリコン半導体基板からチップを切り出すまでの工程断面図であって、外部端子である上フレームをチップに半田付けする際に用いられる表面積層電極構造の形成方法を説明する図である。
この実施例において説明する半導体装置は、低ＩＲタイプのショットキーバリアダイオードであって、外部端子であるフレームを取り付けた構造は、図１に示す通りなので説明は略す。
【００１８】
この実施例の半導体基板１０を構成する各チップ領域上には、Ｖ又はＴｉ膜からなり膜厚０．１〜０．５μｍのショットキーメタル層（第１層）２１、緩衝膜として用いられる保護膜である膜厚０．５〜１．０μｍのＡｌ層（第２層）２２、アルミニウムを保護する膜厚０．１〜０．５μｍのＭｏ層（第３層）２３、半田接合用である第１層目の膜厚０．０２〜０．０５μｍのＶ又はＴｉ層（第４層）２４、第２層目であって半田接合用の中の半田との接合材である膜厚０．１〜０．４μｍのＮｉ層（第５層）２５及び半田接合用の第３層目であってＮｉの酸化防止膜である膜厚０．０３〜０．２μｍであるＡｕ又はＡｇ又はＰｔ又はこれらの合金層（第６層）２６からなる積層電極構造２７が形成されている。この内の一層がショットキーメタル２１であり、上の３層２４、２５、２６が半田との接合用金属層２８を構成している。
【００１９】
次に、図３に示す半導体装置の製造方法を説明する。
まず、シリコンなどからなり、最終的にチップ状に切断される半導体基板１０上にＶもしくはＴｉなどからなるショットキーメタル２１、緩衝膜として用いられる保護膜であるＡｌ層２２、アルミニウムの保護膜であるＭｏ層２３の３層の金属層を既存の方法により積層する（図３（ａ））。次に、これら積層された金属層２１〜２３は、湿式エッチングなどによりパターニングされて半導体基板１０の各チップ形成領域上にこれらの金属層が載るように形成される。その後ショットキーメタルをシンターするために半導体基板１０を熱処理する（図３（ｂ））。次に、熱処理によって形成されたＭｏ層２３の表面に形成された酸化膜を除去してから、Ｍｏ層２３を含む半導体基板１０上に半田接合用金属層２８を形成する。この半田接合用金属層２８は、Ｖ又はＴｉ層２４、半田との接合材であるＮｉ層２５、Ｎｉの酸化防止膜であるＡｕ又はＡｇ又はＰｔ層２６の３層から構成されている。
次に、これら積層された金属層２４〜２６は、湿式エッチングなどによりパターニングされて半導体基板１０の各チップ形成領域上にこれらの金属層が載るように形成される。エッチングは、各金属層毎に行うので、エッチング処理は３回行うことになる（図３（ｃ））。
【００２０】
次に、半導体基板１０裏面に裏面金属層９を形成する。そして、点線で示したチップ形成領域に沿って半導体基板１０をダイシングして積層電極構造を有する複数のチップを形成する（図３（ｄ））。次に、このチップ１に上下フレーム３、５を半田により取り付けて半導体装置を形成する（図１参照）。
この実施例では、前述した従来技術にはなかったショットキーメタル上のＡｌ層及びこの層上のＭｏ層からなる保護膜を追加形成して６層の積層電極構造を形成する。
この実施例では、このような構造により、半導体装置の組み立て時の半田応力、利用客先における半導体装置の実装時の急熱応力及び市場実使用環境時の温度差からの応力を柔らかいアルミニウムを緩衝材としショットキーメタルへの応力緩和が可能になる。そして、Ａｌ層上にＭｏ層を積層してＭｏ〜Ｖ又はＴｉ間では金属間化合物が出来難いことを利用して電気的特性劣化（ＶＦロス）が無く且つショットキーメタルへの応力からのジャンクション破壊等が発生しないような半導体装置を得ることができる。
【００２１】
また、厚いアルミニウムをチップ全面に付け加える事からチップ全域に電流が回るようになり、ＶＦロスの低減化と電流サージ耐量（過電流破壊耐量）向上効果が有り、製品歩留向上効果及び高信頼性及び高機能を有する客先及び市場での不良の心配のない半導体装置を製造、販売できる効果が可能である。
また、現在各社が対応中の完全Ｐｂフリー（鉛無しデバイス化）に関し、Ｐｂ系半田の代用とし、主にＳｎ系半田が用いられようとしているが、そのＳｎ系半田で増大する応力の緩和にもこのＡｌ−Ｍｏ構造が応力緩和に効果を発揮し、特に使用環境が温度的に厳しい車載用途向け等の半導体装置に効果を期待することができるものである。
第３層の保護膜であるＭｏ層上に形成される第４層のＶ又はＴｉ層は、必要に応じて形成するものであって、本発明では必須の構成材料ではない。
第５層の半田との接合材であるＮｉ層は、この材料に限定されるものではなく、この実施例ではＮｉ層以外に、Ｃｏ層もしくはＦｅ層を用いることもできる。また、この実施例では、第２層のＡｌ層の膜厚を第１層（ショットキーメタル）及び第４層（アルミニウムの保護膜）の膜厚より厚くすることができる。なお、Ａｌ層は、その上下の金属層の膜厚の２倍以上の厚みとすることができる。
【００２２】
この実施例では、３層の積層金属層をパターニングしてからショットキーメタル１１をシンターするために半導体基板１０を熱処理する（図３（ｂ））が、これは、φB （ショットキー部の仕事関数) を制御するプロセスために行われる。
この実施例における６層からなる積層金属層２７の形成方法において、半田接合用のＮｉ層（５層目）とそのＮｉの酸化防止用にＡｕ又はＡｇもしくはＰｔ又はそれらの合金膜（６層目）を形成し、その５層目及び６層目をパターニングする方法を行うことができる。
又、この実施例における積層金属層２７の形成方法において、Ｍｏ層上にＶ又はＴｉ層（４層目）、半田との接合材であるＮｉ層（５層目）、Ｎｉの酸化防止用に用いられるＡｕ又はＡｇもしくはＰｔ又はそれらの合金膜（６層目）を順次形成し、その後、４乃至６層目をパターニングする方法を行うことができる。
また、この実施例における積層金属層２７の形成方法において、Ｍｏ層上に形成する４層目のＶ又はＴｉ層を用いないで、ショットキーメタル（１層目）、Ａｌ層（２層目）、Ｍｏ又はＴｉ層（３層目）、Ｎｉ層（４層目）、Ａｕ又はＡｇ又はＰｔもしくはこれら合金膜（５層目）の計５層を連続形成し、その後積層金属層をパターニングしてから熱処理を行うプロセスを実施する。
【００２３】
また、この実施例における積層金属層２７の形成方法において、Ｍｏ層上に形成する４層目のＶ又はＴｉ層を用いないで、ショットキーメタル（１層目）、Ａｌ層（２層目）、Ｍｏ又はＴｉ層（３層目）、Ｖ又はＴｉ層（４層目）、Ｎｉ層（５層目）、Ａｕ又はＡｇ又はＰｔもしくはこれら合金膜（６層目）の計６層を連続形成し、その後積層金属層をパターニングしてから熱処理を行うプロセスを実施する。
【実施例３】
【００２４】
次に、図４を参照して実施例３を説明する。
図４は、シリコン半導体基板からチップを切り出すまでの工程断面図であって、外部端子である上フレームをチップに半田付けする際に用いられる表面積層電極構造の形成方法を説明する図である。
この実施例において説明する半導体装置は、例えば、ツェナーダイオードなどの低耐圧定電圧ダイオードである浅いジャンクションチップであって、外部端子であるフレームを取り付けた構造は、図１に示す通りなので説明は略す。
【００２５】
この実施例の半導体基板１０を構成する各チップ領域上には、スパイク防止用保護膜であるＭｏ又はＴｉ膜からなり膜厚０．１〜０．５μｍのＭｏ又はＴｉ層（第１層）３１、緩衝膜として用いられる保護膜である膜厚０．５〜１．０μｍのＡｌ層（第２層）３２、アルミニウムを保護する膜厚０．１〜０．５μｍのＭｏ又はＴｉ層（第３層）３３、半田接合用である第１層目の膜厚０．０２〜０．０５μｍのＶ又はＴｉ層（第４層）３４、第２層目であって半田接合用の中の半田との接合材である膜厚０．１〜０．４μｍのＮｉ層（第５層）３５及び半田接合用の第３層目であってＮｉの酸化防止膜である膜厚０．０３〜０．２μｍであるＡｕ又はＡｇ又はＰｔ又はこれらの合金層（第６層）３６からなる積層電極構造３７が形成されている。この積層電極構造３７の内の上の３層３４、３５、３６が半田との接合用金属層３８を構成している。半導体基板１０の表面の浅い領域には拡散層１０ａが形成され、基板と浅ジャンクションを構成している。
【００２６】
次に、図４に示す半導体装置の製造方法を説明する。
まず、シリコンなどからなり、最終的にチップ形状に切断される半導体基板１０上にスパイク防止用保護膜のＭｏもしくはＴｉ層３１、緩衝膜として用いられる保護膜であるＡｌ層３２、アルミニウムの保護膜であるＭｏもしくはＴｉ層３３の３層の金属層を既存の方法により積層する（図４（ａ））。次に、これら積層された金属層３１〜３３は、湿式エッチングなどによりパターニングされて半導体基板１０の各チップ形成領域上にこれらの金属層が載るように形成される。その後ショットキーメタルをシンターするために半導体基板１０を熱処理する（図４（ｂ））。次に、熱処理によって形成されたＭｏ層３３の表面に形成された酸化膜を除去してから、Ｍｏ層３３を含む半導体基板１０上に半田接合用金属層３８を形成する。この半田接合用金属層３８は、Ｖ又はＴｉ層３４、半田との接合材であるＮｉ層３５、Ｎｉの酸化防止膜であるＡｕ又はＡｇ又はＰｔ層３６の３層から構成されている。
【００２７】
次に、これら積層された金属層３４〜３６は、湿式エッチングなどによりパターニングされて半導体基板１０の各チップ形成領域上にこれらの金属層が載るように形成される。エッチングは、各金属層毎に行うので、エッチング処理は３回行うことになる（図４（ｃ））。
次に、半導体基板１０裏面に裏面金属層９を形成する。そして、点線で示したチップ形成領域に沿って半導体基板１０をダイシングして積層電極構造３７を有する複数のチップを形成する（図４（ｄ））。次に、このチップ１に上下フレーム３、５を半田により取り付けて半導体装置を形成する（図１参照）。
前述した従来技術ではショットキーメタル上にはこれを保護するＭｏ層しかなかったが、この実施例では、さらに、Ａｌ層及びこの層上のＭｏ層からなる保護膜を追加形成して６層の積層電極構造を形成する。
【００２８】
この実施例では、このような構造により、半導体装置の組み立て時の半田応力、利用客先における半導体装置の実装時の急熱応力及び市場実使用環境時の温度差からの応力を柔らかいアルミニウムを緩衝材としショットキーメタルへの応力緩和が可能になる。そして、Ａｌ層上にＭｏ層を積層してＭｏ〜Ｖ又はＴｉ間では金属間化合物が出来難いことを利用して電気的特性劣化（ＶＦロス）が無く且つショットキーメタルへの応力からのジャンクション破壊等が発生しないような半導体装置を得ることができる。
また、厚いアルミニウムをチップ全面に付け加える事からチップ全域に電流が回るようになり、ＶＦロスの低減化と電流サージ耐量（過電流破壊耐量）向上効果が有り、製品歩留向上効果及び高信頼性及び高機能を有する客先及び市場での不良の心配のない半導体装置を製造、販売できる効果が可能である。
また、現在各社が対応中の完全Ｐｂフリー（鉛無しデバイス化）に関し、Ｐｂ系半田の代用とし、主にＳｎ系半田が用いられようとしているが、そのＳｎ系半田で増大する応力の緩和にもこのＡｌ−Ｍｏ構造が応力緩和に効果を発揮し、特に使用環境が温度的に厳しい車載用途向け等の半導体装置に効果を期待することができるものである。
【００２９】
この実施例の半導体装置において、応力緩和用途及び電流分散用途としてのＡｌ層をＡｌ層の両側にある２層よりも充分に厚く積層するようにできる。このＡｌ層は、Ａｌ層両側の２層の２倍以上の厚みとすることができる。
この実施例の半導体装置を形成する方法において、半田接合用のＮｉ層（４層目）とそのＮｉの酸化防止用にＡｕ又はＡｇ又はＰｔもしくはそれらの合金膜  （５層目）を形成し、その４層目及び５層目をパターニングする方法を採ることもできる。
【実施例４】
【００３０】
次に、図５及び図６を参照して実施例４を説明する。
図５は、浅ジャンクションチップを含まないバイポーラトランジスタやＭＯＳトランジスタなどのｐｎジャンクション製品の平面図及び図６は、シリコン半導体基板からチップを切り出すまでの工程断面図であって、外部端子である上フレームをチップに半田付けする際に用いられる表面積層電極構造の形成方法を説明する図である。
図５に示すように（断面図は、図１と同じなので略す）、チップ１は、外部端子である上フレーム３及び下フレーム５に挟まれこれらに半田層２、４によって接合されている。そして、上下フレーム３、５及びチップ１は、エポキシなどの樹脂封止体６により樹脂封止されている。上下フレーム３、５によって挟まれたチップ１は、上フレーム３と半田接合するために、チップ１表面にショットキーメタル層も含めた積層電極構造（図６参照）が形成されている。
【００３１】
この実施例の半導体基板１０を構成する各チップ上には、緩衝膜として用いられる保護膜である膜厚０．５〜１．０μｍのＡｌ層（第１層）４１、アルミニウムの保護膜である膜厚０．１〜０．４μｍのＭｏもしくはＴｉ層（第２層）４２、半田接合用となる第１層目の膜厚０．０２〜０．０５μｍのＶ又はＴｉ層（第３層）４３、半田接合用の第２層目であって半田との接合材である膜厚０．１〜０．４μｍのＮｉ層（第４層）４４及び半田接合用の第３層目であってＮｉの酸化防止膜である膜厚０．０３〜０．２μｍであるＡｕ又はＡｇ又はＰｔ又はこれらの合金層（第５層）４５からなる積層電極構造４７が形成されている。この内の上の３層４３、４４、４５が半田との接合用金属層４８を構成している。半導体基板１０の表面領域には拡散層１０ｂが形成され、基板とジャンクションを構成している。
【００３２】
次に、図６に示す半導体装置の製造方法を説明する。
まず、シリコンなどからなり、最終的にチップ形状に切断される半導体基板１０上に、緩衝膜として用いられる保護膜であるＡｌ層４１、アルミニウムの保護膜であるＭｏもしくはＴｉ層４２の２層の金属層を既存の方法により積層する（図６（ａ））。次に、これら積層された金属層４１、４２は、湿式エッチングなどによりパターニングされて半導体基板１０の各チップ形成領域上にこれらの金属層が載るように形成される。その後半導体基板１０を熱処理する（図６（ｂ））。次に、熱処理によって形成されたＭｏもしくはＴｉ層４２の表面に形成された酸化膜を除去してから、Ｍｏ層４２を含む半導体基板１０上に半田接合用金属層４８を形成する。この半田接合用金属層４８は、Ｖ又はＴｉ層４３、半田との接合材であるＮｉ層４４、Ｎｉの酸化防止膜であるＡｕ又はＡｇ又はＰｔ層４５の３層から構成されている。
次に、これら積層された金属層４４〜４６は、湿式エッチングなどによりパターニングされて半導体基板１０の各チップ形成領域上にこれらの金属層が載るように形成される。エッチングは、各金属層毎に行うので、エッチング処理は３回行うことになる（図６（ｃ））。
【００３３】
次に、半導体基板１０裏面に裏面金属層９を形成する。そして、点線で示したチップ形成領域に沿って半導体基板１０をダイシングして積層電極構造４７を有する複数のチップを形成する（図６（ｄ））。次に、このチップ１に上下フレーム３、５を半田により取り付けて半導体装置を形成する（図１参照）。
前述した従来技術ではショットキーメタル上にはこれを保護するＭｏ層しかなかったが、この実施例では、さらに、Ａｌ層及びこの層上のＭｏ層からなる保護膜を追加形成して６層の積層電極構造を形成する。
この実施例では、Ａｌ層及びこの層上のＭｏ層を有する構造により、半導体装置の組み立て時の半田応力、利用客先における半導体装置の実装時の急熱応力及び市場実使用環境時の温度差からの応力を柔らかいアルミニウムを緩衝材としショットキーメタルへの応力緩和が可能になる。そして、Ａｌ層上にＭｏ層を積層してＭｏ〜Ｖ又はＴｉ間では金属間化合物が出来難いことを利用して電気的特性劣化（ＶＦロス）が無く且つショットキーメタルへの応力からのジャンクション破壊等が発生しないような半導体装置を得ることができる。
【００３４】
また、厚いアルミニウムをチップ全面に付け加える事からチップ全域に電流が回るようになり、ＶＦロスの低減化と電流サージ耐量（過電流破壊耐量）向上効果が有り、製品歩留向上効果及び高信頼性及び高機能を有する客先及び市場での不良の心配のない半導体装置を製造、販売できる効果が可能である。
また、現在各社が対応中の完全Ｐｂフリー（鉛無しデバイス化）に関し、Ｐｂ系半田の代用とし、主にＳｎ系半田が用いられようとしているが、そのＳｎ系半田で増大する応力の緩和にもこのＡｌ−Ｍｏ構造が応力緩和に効果を発揮し、特に使用環境が温度的に厳しい車載用途向け等の半導体装置に効果を期待することができるものである。
また、本発明は、以上のチップ上下に金属層が形成されている構造を用いることにより、チップ両面を半田接合するチップの最表面側が凹凸（段差０．５μｍ以上）が有り、その下にｐｎジャンクションが存在するようなバイポーラトランジスタやＭＯＳＦＥＴトランジスタなどの表面側の組み立て応力緩和にも効果を期待できる。
【００３５】
この実施例の半導体装置において、応力緩和のためと電流分散の用途としてのＡｌ層をこのＡｌ層上のＭｏまたはＴｉよりも充分に厚く積層するようにしてもよい。このＡｌ層は、その上下の金属層の２倍以上の厚みとする。
この実施例の半導体装置の製造方法において、Ａｌ層（１層目）、ＭｏもしくはＴｉ層（２層目）、Ｎｉ層（３層目）、ＡｕまたはＡｇまたはＰｔまたはその合金膜（４層目）の計４層を連続形成し、この積層金属膜をパターニング後に熱処理を行うこともできる。即ち、Ｍｏ層上のＶ又はＴｉ層を省略することができる。また、この実施例の半導体装置の製造方法において、Ａｌ層（１層目）、ＭｏもしくはＴｉ層（２層目）、Ｍｏ層上のＶ又はＴｉ層（３層目）、Ｎｉ層（４層目）、ＡｕまたはＡｇまたはＰｔまたはその合金膜（５層目）の計５層を連続形成し、この積層金属膜をパターニング後に熱処理を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１に係る低ＶＦタイプのショットキーバリアダイオードの断面図及び平面図。
【図２】本発明の実施例１に係るシリコン半導体基板からチップを切り出すまでの工程断面図であって、外部端子である上フレームをチップに半田付けする際に用いられる表面積層電極構造の形成方法を説明する図。
【図３】本発明の実施例２に係るシリコン半導体基板からチップを切り出すまでの工程断面図であって、外部端子である上フレームをチップに半田付けする際に用いられる表面積層電極構造の形成方法を説明する図。
【図４】本発明の実施例３に係るシリコン半導体基板からチップを切り出すまでの工程断面図であって、外部端子である上フレームをチップに半田付けする際に用いられる表面積層電極構造の形成方法を説明する図。
【図５】本発明の実施例４に係る浅ジャンクションチップを含まないバイポーラトランジスタやＭＯＳトランジスタなどのｐｎジャンクション製品の平面図。
【図６】本発明の実施例４に係るシリコン半導体基板からチップを切り出すまでの工程断面図であって、外部端子である上フレームをチップに半田付けする際に用いられる表面積層電極構造の形成方法を説明する図。
【符号の説明】
【００３７】
１…チップ      ２、４…半田層      ３…上フレーム
５…下フレーム      ６…樹脂封止体
７、２７、３７、４７…積層電極構造
８、２８、３８、４８…半田接合用金属層
９…裏面金属層      １０…半導体基板（Ｓｉ基板）
１０ａ、１０ｂ…拡散層      １１、２１…ショットキーメタル
１２…ショットキーメタル保護膜（Ｍｏ又はＴｉ層）
１３、２２、３２、４１…緩衝膜（Ａｌ層）
１４、２３、３３、４２…アルミニウム保護膜（Ｍｏ又はＴｉ層）
１５、２４、３４、４３…Ｖ又はＴｉ層  １６、２５、３５、４４…Ｎｉ層
１７、２６、３６、４５…Ｎｉ酸化防止膜（Ａｕ又はＡｇ又はＰｔ又はそれらの合金層）
３１…スパイク防止保護膜（Ｍｏ又はＴｉ層）
【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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