(57)【要約】【課題】  装置電極からの銀のマイグレーションがパッシベーションの下で防止されている、パッシベートされた最上部銀含有はんだ付け可能コンタクトを提供することである。【解決手段】  半導体ダイ上の銀含有はんだ付け可能コンタクトは、エポキシパッシベーション層の対面エッジから離隔された外側エッジを有し、これによって、はんだ付け後いに、銀イオンが存在せず、そのため、エポキシ層の下で自由にマイグレーションして樹脂状結晶を形成することがない。  【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ダイ用のはんだ付け可能コンタクトであって；半導体ダイ上に配備された銀含有層と；前記ダイの表面上に形成されかつ前記はんだ付け可能コンタクトと実質的に同一平面にあるパッシベーション層と；備え、前記パッシベーション層と前記はんだ付け可能コンタクトとはギャップによって離隔された対面エッジを有するはんだ付け可能コンタクト。
【請求項２】
前記パッシベーション層はその下に窒化物層を有し；前記窒化物層は前記ギャップの下に伸び、前記はんだ付け可能コンタクトの前記エッジによって重畳されている請求項１に記載のはんだ付け可能コンタクト。
【請求項３】
前記パッシベーション層はエポキシ層である請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記パッシベーション層はエポキシ層である請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記はんだ付け可能コンタクトはチタン、ニッケル及び銀のコンポジット層である請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記はんだ付け可能コンタクトはチタン、ニッケル及び銀のコンポジット層である請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記はんだ付け可能コンタクトはチタン、ニッケル及び銀のコンポジット層である請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記はんだ付け可能コンタクトはチタン、ニッケル及び銀のコンポジット層である請求項４に記載の装置。  
【請求項９】
前記ギャップの幅は約5μmから約20μmである請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記ギャップの幅は約5μmから約20μmである請求項２に記載の装置。
【請求項１１】
前記ギャップの幅は約5μmから約20μmである請求項３に記載の装置。
【請求項１２】
前記ギャップの幅は約5μmから約20μmである請求項５に記載の装置。
【請求項１３】
最上面と端子領域と前記最上面上に配備されかつ前記端子領域から離隔された複数のはんだ付け可能コンタクトとを有するシリコンダイと；前記最上面上に配備されかつはんだ付け可能コンタクトを囲繞しかつはんだ付け可能コンタクトと同じ平面にある前記前記の絶縁パッシベーション層と；前記パッシベーション層の対面エッジと前記はんだ付け可能コンタクトとの間に配置するギャップと；を備えた半導体装置であって、前記はんだ付け可能コンタクトの表面ははんだ接続のために露出されている半導体装置。
【請求項１４】
前記はんだ付け可能コンタクトは銀含有コンタクトであり；これによって、はんだ付け後に、前記はんだ付け可能コンタクトの露出エッジが、前記パッシベーション層の下を装置の作動中に前記端子領域まで移動できる銀イオンの生成を防止するはんだ合金に完全に変換される請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記パッシベーション層と前記はんだ付け可能コンタクトのエッジの下に配備する窒化物層を含む請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記ギャップは約5μmから約20μmの長さである請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記はんだ付け可能コンタクトは積層されたTiNiAgコンタクトである請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記はんだ付け可能コンタクトは積層されたTiNiAgコンタクトである請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
装置の作動中に半導体ダイ上の銀含有はんだ付け可能電極から前記ダイ上のパッシベーション層へ銀イオンがマイグレーションするために、銀の樹脂状結晶が形成されるの防止する方法であって；前記電極のエッジと前記パッシベーション層のエッジとの間のギャップを形成し、これによって、前記はんだ付け可能電極のサポートへのはんだ付け中に、前記パッシベーション層の下で銀イオンのマイグレーションの可能性を低下させるために、前記コンタクトの全ての銀がはんだ合金に変換される方法。
【請求項２０】
前記ギャップは約5μmから約20μmの長さである請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記実質的な同一平面のパッシベーション層とはんだ付け可能コンタクトとが、前記はんだ付け可能コンタクトの表面を完全に露出するために最大で約50μmだけオフセットされている請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記パッシベーション層が、エポキシ、BCB、ポリイミド及びポリシロキサンの群から選択された材料から成る請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記パッシベーション層が、エポキシ、BCB、ポリイミド及びポリシロキサンの群から選択された材料から成る請求項２１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法特に、半導体ダイ用の新規なはんだ付け可能コンタクト構造に関するものである。
本願は、2004年3月11日に出願された米国仮出願第60/552,139号に基づいて優先権を主張している。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置用のはんだ付け可能コンタクトを周知である。このようなコンタクト構造は共通して、コンタクト領域のエッジを覆う絶縁体パッシベーションコーティングによって他の表面から絶縁されているアルミニウムダイ電極上の銀含有合金である。
【０００３】
金属最上層からの銀イオンはパッシベーション層の下でマイグレーションし、電場及び湿気に長期曝露すると樹脂状結晶を結晶することがわかっている。経時的に、樹脂状結晶は装置電極と装置端子との間に導電性ブリッジを形成し、これによって装置の信頼性を低下させてします。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
装置電極からの銀のマイグレーションがパッシベーションの下で防止されている、パッシベートされた最上部銀含有はんだ付け可能コンタクトを提供することは望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、銀含有はんだ付け可能金属層がその周縁にターミネート（終端）され、パッシベーション層のエッジから離隔されて、パッシベーション層のエッジと対面するはんだ付け可能金属層との間にギャップを形成する。装置を回路基板等にはんだで取り付ける間に、取り付けはんだは露出されている銀を溶出させて、はんだ合金を形成する。これによって、作動中に装置に電場を印加中にはんだ付け可能電極から端子（ターミネーション）への銀イオンのマイグレーションを防止する。
【０００６】
新規の発明は、例えば、“CHIP SCALE SURFACE MOUNTED DEVICE AND PROCESS OF MANUFACTURE (IR-1830”の発明の名称で2003年9月23日に特許が発行された米国特許第6,624,522号明細書で示した国際的な整流器Direct FET（登録商標）のような、はんだ付け可能コンタクトを所望するいかなる半導体装置にも適用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１及び図２は、MOSFET半導体ダイ１１が図１で示した開放（オープン）底部と図２及び図３で示した頂部ウェブ１３とを有する金属カン１２内に含まれているDirect FET（登録商標）タイプパッケージの底部を示す。ウェブ１３は、ダイ１１の底部表面上にドレイン電極１６用のコンタクトを形成するフランジ１４及び１５に接続されている。
【０００８】
ダイ１１の最上面を導電性カン１２の開放底部によって露出され、はんだ性（はんだ付け可能）コンタクト２０及び２１とハンダ付け性ゲートコンタクト２２とを有するソース電極を含む。公差（許容誤差）変動のために約50μmまでのアプセットがあるが、コンタクト２０，２１及び２２の最上面はドレインコンタクト１４，１５とほぼ同一平面にある。従って、装置はフラットな回路基板（図示せず）上のそれぞれ対応するコンタクト領域へのコンタクト１４，１５，２０，２１及び２２ではんだづけ可能である。コンタクト２０，２１及び２２は互いに絶縁され、絶縁パッシベーション層３０によってダイ１１の上面を囲繞する従来型の端子からも絶縁されている。
【０００９】
本発明はDirect FET（登録商標）装置に適用されるものとして概略されることに留意されたい。しかしながら、ダイ１１は、周囲のパッシベーションコーティングによって絶縁されているはんだ性コンタクトを有するいかなる半導体ダイであってもよい。
【００１０】
図示した装置においては、ダイ１０（シリコンとして図示しているが、他の材料例えば、ＳｉＣ、ＧａＮ等であってもよい）は、図１の円３５で示した表面領域の切断する面である図２の断面図に示したコンタクト構造を有する。はんだ性コンタクト２１は、MOSFETダイ１のアルミニウムソースコンタクト４０の上に堆積されたそれぞれ厚さ1,000Å、2,000Å、及び6,000Åを有する従来型のチタン／ニッケル／銀スタック（積層）のような銀含有はんだ性金属の露出領域である。はんだ性コンタクト２１は、窒化物層４２及びエポキシ層４１から成る絶縁パッシベーション層３０で囲繞されている。コンタクト２１のエッジが窒化物層４２に重なり、エポキシ層４１の下に包まれていることに留意されたい。こうして、コンタクト２１の外側リム領域４３はエポキシ４１の下にあり、はんだ作業（工程）中にはんだ付けされるように露出されていない。エポキシ層４１は、BCB、ポリアミド又はポリシロキサンパッシベーション材料であってもよい。
【００１１】
図２の構造では、コンタクト２１の露出領域へのはんだ付け後に、フリー銀イオンが絶縁エポキシ層の下でマイグレーション（移動）することができ、工程中の電界及び湿気に対して長期に曝していると樹脂状結晶（樹状突起）を形成し得る。このような樹脂状結晶はダイ端子へ導電ブリッジを形成でき、これによって装置の信頼性に影響を与える。
【００１２】
本発明では、図３に示したように、メタラインジング２１のエッジが短くされて窒化物層４２に重なっているが、エポキシ層４１の対面エッジから離隔されており、その間にギャップ５０が形成されている。ギャップ５０は図１におけるコンタクト２１の周縁部を囲繞するのが好ましい。コンタクト２１の外側リムがはんだ付け接続用に完全に露出していることが重要である。
【００１３】
図３の装置が回路基板にはんだ付けされることによって取り付けされるときには、取り付けはんだは露出した銀含有コンタクト２１を分解し、従来のようにはんだ合金を形成する。これは、従来のどのはんだを用いるときにも生ずる。このとき銀が合金内で完全に捕捉されており、装置電極からマイグレーションできず、樹脂状結晶を形成し、装置信頼性を低下させる。従来の装置においてエポキシ層４２の下に配備する銀含有はんだ性コンタクト２１ははんだ付け中には達せず、残っている銀が不都合な樹脂状結晶を形成するマイグレーションイオンの源になっていることに留意されたい。
【００１４】
ギャップ５０を形成するために、窒化物層４２は図２と比較すると、約35μmだけ延長される；ギャップ５０は約10μmであり、約5μm〜約20μmであってもよい。さらに一般的には、ギャップは少なくとも、エポキシ４０の下に銀が捕捉されていないこと、及び、銀コンタクト２１の全体が露出してはんだ付け中に合金化することを保証するのに要する幅を有するべきである。
【００１５】
本発明は特別の実施形態に関係づけて記載してきたが、多くの他の変形及び変更や他の使用が当業者には明らかである。従って、本発明がここに開示した特別な内容に限定されないことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】米国仮出願に示したタイプのDirect FET（登録商標）タイプパッケージの底部を示す。
【図２】図１の円で示した部分の断面であって、従来技術のパッシベーション層及びハンダ付け可能金属の重なり領域を示す図である。
【図３】図２の断面図に類似するが、ハンダ付け可能金属のエッジがエポキシパッシベーションの直面するエッジから離間しているものを示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１１  半導体ダイ
２０，２１，２２  はんだ付け可能コンタクト
３０  絶縁パッシベーション層
４０  ソースコンタクト
４１  エポキシ層
５０  ギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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2005260243.tif 000008
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