(57)【要約】【課題】半導体素子と支持板との接合部において、接合力が高い抗張力を有している半導体装置を提供する。【解決手段】本発明の半導体装置は、半導体素子と支持板を接合材で接合するものであって、半導体素子の裏面にＴｉ層とＮｉ層の電極が順次形成され、接合材はＳｎはんだであり、接合部は半導体素子の裏面側から、Ｔｉ層とＴｉＮｉＳｎ合金層とＮｉＳｎ層とＳｎ層が順次形成され、半導体素子と接合部を覆って保護樹脂を備えている。また、その製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と支持板を接合材で接合する半導体装置であって、前記半導体素子の裏面にＴｉ層とＮｉ層の電極が順次形成されており、前記接合材はＳｎはんだであり、接合部は前記半導体素子の前記裏面側から、Ｔｉ層とＴｉＮｉＳｎ合金層とＮｉＳｎ層とＳｎ層が順次形成されており、前記半導体素子と前記接合部を覆って保護樹脂を備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記Ｔｉ層の厚さが１０００Åと前記Ｎｉ層の厚さが２７５０Åであ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】
半導体素子と支持板を接合材で接合する半導体装置の製造方法であって、前記半導体素子の裏面に電極を形成する電極形成工程と、前記支持板に前記接合材を介し前記半導体素子を搭載する素子搭載工程と、前記素子搭載工程で形成された構造体を加熱する熱処理工程とを有し、前記電極形成工程は、スパッタによる成膜方法であり、前記熱処理工程は、接合材溶融温度と保護膜硬化温度が加わることを特徴とする請求項1または請求項２に記載の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、半導体素子が支持板に接合された半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体装置の構造は、内部に半導体素子を支持板に接合した構成を持ち、外部を樹脂で樹脂封止している。半導体素子を支持板に接合する技術に関しては、多種の検討がおこなわれている。
【０００３】
半導体素子の電極パッド下面にＴｉとＮｉを形成し、Ｓｎはんだで接合することが従来技術として知られている。（例えば、特許文献１参照、図６）これにより、十分な接合強度の接合層を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０８６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術は、接合部に合金層を形成するが、熱処理でＮｉが拡散され、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｓｎ合金層の界面にカーケンダルボイドが発生する懸念があるため、接合部の抗張力が低下するという課題がある。
【０００６】
従って、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、半導体素子と支持板との接合部において、接合力が高い抗張力を有している半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するために、本発明は、以下に掲げる構成とした。
本発明の半導体装置は、半導体素子と支持板を接合材で接合するものであって、半導体素子の裏面にＴｉ層とＮｉ層の電極が順次形成され、接合材はＳｎはんだであり、接合部は半導体素子の裏面側から、Ｔｉ層とＴｉＮｉＳｎ合金層とＮｉＳｎ層とＳｎ層が順次形成され、半導体素子と接合部を覆って保護樹脂を備えているものである。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子の裏面に電極を形成する電極形成工程と、支持板に前記接合材を介し半導体素子を搭載する素子搭載工程と、素子搭載工程で形成された構造体を加熱する熱処理工程とを有し、電極形成工程は、スパッタによる成膜方法であり、熱処理工程は、接合材溶融温度と保護膜硬化温度が加わることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、半導体素子と支持板との接合部において、Ｎｉ単層の無い接合層を形成するので、接合力が高い抗張力を有している半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の接合部断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、図を参照して詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載に何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施例１に係る半導体装置１を説明する。図１は、本発明の実施例１に係る半導体装置１の接合部断面図である。
【００１２】
図１に示すように、半導体装置１は、半導体素子２と支持板４と接合層５と保護樹脂６と樹脂封止体７とで構成されている。
【００１３】
また、図２に示すように、半導体装置１の接合部は、支持板４上に接合材３を配置させ、その上に半導体素子２を搭載している。
【００１４】
半導体素子２は、裏面に電極を備え、チップ基材１１と第一電極層１２と第二電極層１３の構成からなっている。ここでは、チップ基材１１はシリコン（Ｓｉ）であり、第一電極層１２はチタン（Ｔｉ）であり、第二電極層１３はニッケル（Ｎｉ）である。
【００１５】
支持板４は、ここでは、銅（Ｃｕ）合金等のリードフレームのダイパッドである。
【００１６】
接合材３は、ここでは、鉛フリーのＳｎはんだである。
【００１７】
接合層５は、接合材３を加熱硬化させ、半導体素子２と支持板４を接合した合金層の状態である。合金層は、チップ基材１１側から、第一電極層１２（Ｔｉ層）、第一合金層１４、第二合金層１５、接合材３（Ｓｎはんだ）が形成されている。ここでは、第一合金層１４は、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｓｎ合金層であり、第二合金層１５は、Ｔｉ−Ｓｎ合金層である。
【００１８】
保護樹脂６は、半導体素子２と樹脂封止体７からの応力を緩和させるために、半導体素子２の全域と接合層５を覆っている。例えば、ラバー樹脂やポリイミド樹脂である。
【００１９】
樹脂封止体７は、半導体素子２、支持板４、接合層５、保護樹脂６を内部に封止して半導体装置１の外形を形成している。例えば、エポキシ樹脂である。
【００２０】
半導体装置1の製造方法は、まず、半導体素子２のチップ基材１１の裏面にスパッタによる成膜方法で、第一電極層１２として、チタン（Ｔｉ）層を成膜する。次に、第二電極層１３として、ニッケル（Ｎｉ）層を成膜する。（電極形成工程）この時、Ｔｉ層の厚さを１０００Å、Ｎｉ層の厚さを２７５０Åとするとよい。
【００２１】
支持板４のリードフレームのダイパッドに接合材３のＳｎはんだを配置し、その上に裏面電極が形成された半導体素子２を搭載する。（素子搭載工程）
【００２２】
次に、素子搭載工程で形成された構造体を加熱し、接合材３を溶融して硬化させる。これにより、半導体素子２と支持板４が固着する。さらに、半導体素子２と接合部を覆うように保護樹脂７を塗布し、熱硬化させる。（熱処理工程）
【００２３】
ここで熱処理工程では、熱が接合材３の溶融温度と保護膜７の硬化温度が２回加わることになる。例えば、接合材３（Ｓｎはんだ）の溶融温度は３６０℃で、保護膜７の硬化温度は２５０℃である。
【００２４】
次に、トランスファー製法により、これらを樹脂封止する。以上により、半導体装置１が完成する。
【００２５】
接合層５を詳しく見ると、加熱処理により、チップ基材１１側から、Ｔｉ層、ＴｉＮｉＳｎ合金層、ＴｉＳｎ合金層、Ｓｎ層が形成されている。Ｎｉ層の膜厚を２７５０Åと薄くしているので、Ｎｉ単層が存在していない。
【００２６】
ここで、発明者はＮｉ層の有無で、抗張力試験を行った。Ｎｉ層が有る場合は抗張力が１０Ｋｇｆであり、Ｎｉ層が無い場合は抗張力が４０Ｋｇｆである結果を得た。これは、熱処理によりＮｉ層が拡散し、合金界面等にカーケンダルボイドが発生することが、抗張力が低下してしまう原因である。
【００２７】
次に、上述の実施例１に係る半導体装置１の効果を説明する。
【００２８】
本発明の実施例１に係る半導体装置１は、接合層にＴｉ層、ＴｉＮｉＳｎ合金層、ＮｉＳｎ合金層、Ｓｎ層を有している。また、Ｎｉ層の厚さを２７５０Åと薄くするので、合金形成時にＮｉ単層が残らなくなる。これにより、半導体素子の接合において、Ｎｉ単層を残さないので、カーケンダルボイドの発生を抑制し、抗張力の低下を防止することができる。
【００２９】
また、スパッタ法で電極を成膜しているので、蒸着法に比較し、膜厚を薄くすることができる、これにより、ウエハの反りを抑制でき、大口径ウエハを容易に製造することができる。
【００３０】
上述のように、本発明を実施するための形態を記載したが、この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例が可能であることが明らかになるはずである。
【００３１】
上述の例では、半導体素子の上面の電極について明記していないが、上面電極も下面電極と同じにすることも可能である。これにより、半導体素子上面にも支持板として、リードバー、ボス、クリップ等を接続することができる。
【００３２】
また、半導体素子の上面電極にＡｌやＮｉを用いることによって、各種金属ワイヤでワイヤボンディングすることができる。
【００３３】
また、はんだは、鉛入りＳｎはんだとしてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１、半導体装置
２、半導体素子
３、接合材
４、支持板
５、接合層
６、保護樹脂
７、樹脂封止体
１１、チップ基材
１２、第一電極層
１３、第二電極層
１４、第一合金層
１５、第二合金層
【図１】
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【図２】
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