JP2016122799A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｐｂ系接合材で接合されたＣｕ系ダイパッドおよび半導体チップを備える構成において、ダイパッドと半導体チップとの間におけるボイドの発生を防止できると共に、半導体チップにおけるクラックの発生を防止することができる半導体装置を提供すること。
【解決手段】Ｃｕ系ダイパッド２５と、ダイパッド２５上の半導体チップ２３と、ダイパッド２５と半導体チップ２３との間のＰｂ系接合材２４と、半導体チップ２３の裏面２３Ａ上の裏面メタル３１とを含み、裏面メタル３１は、半導体チップ２３の側面２３Ｂに形成された第２部分４４を含む、半導体装置４２を提供する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、Ｐｂ系接合材を介してＣｕ系ダイパッドに接合された半導体チップを備える半導体装置に関する。

特許文献１は、半導体チップと、半導体チップに接合されたダイパッドと、半導体チップと電気的に接続された複数のリードと、これらを封止する樹脂パッケージとを備える半導体装置を開示している。半導体チップの裏面には裏面メタルが形成されており、この裏面メタルにダイパッド上の接合材を接合することによって、半導体チップとダイパッドとの接合が得られている。

特開２０１０−２５８２３１号公報

特許文献１の発明では、ＢｉＳｎ系材料からなる接合材を使用することによって、接合材の鉛フリー化を図っている。ただし、レアメタルに分類されるＢｉの使用がＰｂを使用する場合に比べてコスト上昇を招くため、現状では、Ｐｂ系接合材も一般的に使用されている。
一方、本願発明者の研究によれば、Ｃｕ系ダイパッドにＰｄ系接合材を使用すると、ダイパッドと半導体チップとの間にボイドが形成されると共に、半導体チップにクラックが発生する場合があることがわかった。具体的には、半導体チップ−ダイパッド間にＣｕの拡散経路が形成され、特に半導体チップの側部において、半導体チップの構成材料とＣｕとが合金化する。そして、当該Ｃｕ合金が下方に成長してダイパッドに当接し、これにより、半導体チップが突き上げられる。その結果、半導体チップが浮いた状態になり、半導体チップ−ダイパッド間にボイドが形成される。ボイドが形成された領域では半導体チップが接合材で支持されていないので、たとえば、封止用樹脂の注入圧力によって半導体チップが撓み、場合によってはクラックが発生する。

本発明の一実施形態は、Ｐｂ系接合材で接合されたＣｕ系ダイパッドおよび半導体チップを備える構成において、ダイパッドと半導体チップとの間におけるボイドの発生を防止できると共に、半導体チップにおけるクラックの発生を防止することができる半導体装置を提供する。

本発明の一実施形態は、Ｃｕ系ダイパッドと、前記ダイパッド上の半導体チップと、前記ダイパッドと前記半導体チップとの間の、Ｐｂ系接合材と、前記半導体チップの裏面上の裏面金属層とを含み、前記裏面金属層は、前記半導体チップの側面に形成された側面金属層を含む、半導体装置を提供する。
この構成によれば、半導体チップの側面に接合材が濡れ上がっても、当該側面に側面金属層が形成されているため、半導体チップの構成材料とＣｕとの接触を抑制することができる。これにより、半導体チップの構成材料とＣｕとの合金化を抑制できるので、半導体チップ−ダイパッド間におけるボイドの発生を防止することができる。その結果、接合材によって半導体チップを下方からしっかりと支持できるので、半導体チップが撓んでクラックが発生することを防止することができる。

本発明の一実施形態では、前記半導体チップは、前記側面の裏面側に、内側に窪んだ段部を有しており、前記側面金属層は、前記段部に入り込み、前記段部外の前記側面と面一に形成されている。
本発明の一実施形態では、前記裏面金属層は、Ｃｕの拡散を抑制するためのバリア層を含む。

この構成によれば、半導体チップとダイパッドとの間にバリア層が配置されているため、半導体チップ−ダイパッド間にＣｕの拡散経路が形成されることを抑制することができる。これにより、半導体チップの構成材料とＣｕとの合金化を抑制することができる。
本発明の一実施形態では、前記裏面金属層は、前記半導体チップの裏面に形成され、前記半導体チップとの間にオーミックコンタクトを形成するオーミック金属層を含み、前記バリア層は、前記オーミック金属層上に積層されている。

本発明の一実施形態では、前記オーミック金属層は、Ａｕを含む。
本発明の一実施形態では、前記バリア層は、Ｔｉ、ＶおよびＣｒからなる群から選択される少なくとも一種を含む。
本発明の一実施形態では、前記バリア層は、１０００Å〜２０００Åである。
本発明の一実施形態は、前記ダイパッド上の、Ｃｕの拡散を抑制するための第２バリア層をさらに含む。

この構成によれば、第２バリア層によってもＣｕの拡散を抑制できるので、より効果的に、Ｃｕの拡散経路が形成されることを抑制することができる。
本発明の一実施形態は、前記第２バリア層上に積層された表面めっき層をさらに含む。
本発明の一実施形態では、前記第２バリア層は、ＮｉおよびＴｉからなる群から選択される少なくとも一種を含む。

本発明の一実施形態は、前記半導体チップの側部の直下における前記ダイパッド上に形成され、前記接合材の濡れ性が低い材料からなる表面絶縁層をさらに含む。
この構成によれば、ダイパッドの表面において、半導体チップの側部の直下領域およびその外方領域に接合材が濡れ難くなる。これにより、半導体チップの側面に接合材が濡れ上がることを抑制することができる。その結果、半導体チップ−ダイパッド間にＣｕの拡散経路が形成されても、半導体チップの構成材料とＣｕとの接触を抑制できるので、Ｃｕの合金化を抑制することができる。

本発明の一実施形態では、前記表面絶縁層は、平面視において前記半導体チップよりも小さい開口を前記半導体チップの内方領域に有し、当該開口の周囲を前記表面絶縁層の材料部分が取り囲んでおり、前記接合材は、前記開口と前記半導体チップの裏面との間に形成され、断面視において逆テーパ形状を有している。
この構成によれば、半導体チップの側部の全周に亘って、接合材が濡れ上がることを抑制することができる。

本発明の一実施形態は、前記表面絶縁層の開口内の表面めっき層をさらに含む。
本発明の一実施形態では、前記表面絶縁層は、表面樹脂層を含む。
本発明の一実施形態では、前記半導体チップは、その裏面を形成するＳｉ基板を含む。
本発明の一実施形態では、前記接合材は、２４２℃〜３４２℃の融点を有する高融点はんだを含む。

本発明の一実施形態では、前記接合材は、８５ｗｔ％以上のＰｂ、および１０ｗｔ％以下のＳｎを含む。

図１は、半導体装置の製造ラインに設置されるダイボンダの模式図である。 図２は、参考例に係る半導体装置の模式的な平面図である。 図３Ａは、図２の半導体装置の断面図（IIIＡ−IIIＡ線断面図）である。 図３Ｂは、図２の半導体装置の断面図（IIIＢ−IIIＢ線断面図）である。 図４Ａは、図２の半導体装置の半導体チップの直下にボイドが発生した状態を示す図である。 図４Ｂは、図２の半導体チップの側部全体に亘ってＳｉ−Ｃｕ合金が形成されていることを示す図である。 図５は、図２の半導体チップにクラックが発生した状態を示す図である。 図６は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。 図７は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。 図８は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。 図９は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の模式的な平面図である。 図１０は、図９の半導体装置の断面図（図９のX−X線断面図）である。 図１１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。 図１２は、図１１の半導体装置の製造工程のダイシングに関連する工程を説明するための図である。 図１３は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。 図１４は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。 図１５は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。 図１６は、本発明の一実施形態に係る半導体装置の模式的な断面図である。

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
まず、前述した発明を解決しようとする課題を、図１〜図５を参照して詳細に説明する。
図１は、半導体装置１の製造ラインに設置されるダイボンダ２の模式図である。
たとえば、ダイボンダ２は、半導体装置１を搬送するための搬送路３を備えている。搬送路３には、ヒータ４が内蔵されている。なお、搬送路３を流れる半導体装置１は、樹脂パッケージ等によって封止される前の半製品であるが、以下の説明では便宜上、半製品である旨を省略する断りをせずに、半導体装置１として説明する。

半導体装置１は、ヒータ４によって加熱されながら搬送路３上を搬送されるが、たとえばボンディング動作に異常が発生したとき等に、ダイボンダ２の警報装置（アラーム）が作動し、ヒータ４の加熱が継続されたまま搬送路３だけが停止することがある。この際、半導体装置１を搬送路３から一時的に退避させる構造をダイボンダ２が備えていれば、図１に矢印で示すように半導体装置１を退避させることによって、半導体装置１がヒータ４の熱に晒されることを防止することができる。

一方、ダイボンダ２に当該退避構造がなければ、搬送路３の停止状態からダイボンダ２が復帰するまで、半導体装置１はヒータ４によって加熱され続ける。その結果、半導体装置１には、通常よりも長い加熱履歴が残ることになる。本願発明者は、この種の加熱履歴の増加が、ダイパッドと半導体チップとの間におけるボイドの発生、延いては、半導体チップにおけるクラックの発生の要因となることを見出した。

図２は、参考例に係る半導体装置５の模式的な平面図である。図３Ａおよび図３Ｂは、図２の半導体装置５の断面図（それぞれ、IIIＡ−IIIＡ線断面図およびIIIＢ−IIIＢ線断面図）である。
図２、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、前述のボイドおよびクラックの発生メカニズムを検証するための半導体装置５は、主に、ダイパッド６と、半導体チップ７と、接合材８とを備えている。

ダイパッド６は、Ｃｕ合金からなり、四角板状に形成されている。ダイパッド６の表面は、約１０μｍのＡｇめっき層９で覆われている。
半導体チップ７は、Ｓｉ基板からなり、扁平な直方体形状に形成されている。半導体チップ７の表面には、複数の電極パッド１０が形成されている。電極パッド１０には、ボンディングワイヤ等（図示せず）の配線部材が接続される。一方、半導体チップ７の裏面は、裏面メタル１１で覆われている。

裏面メタル１１は、（Ｓｉ基板）／Ａｕ／Ｎｉ／Ａｇ／Ａｕの４層構造を有している。各層の厚さは、Ｓｉ側のＡｕが７００Å〜１３００Åであり、Ｎｉが１５００ű１０％であり、Ａｇが１００００ű１０％であり、他方のＡｕが７００Å〜１０００Åである。
接合材８は、Ｐｂはんだからなり、具体的には、Ｐｂ−３Ｓｎ−１Ａｇはんだからなる。

そして、半導体装置５の構造に基づいて作製したサンプルを、減圧リフロー炉（神港精機株式会社製 Ｎ_２雰囲気 設定温度３９０℃）の中で１０分間、熱処理した。この熱処理は、図１を用いて説明した加熱履歴の増加による不具合を検証するための実験である。熱処理の結果、ダイパッド６と半導体チップ７との間の部分で、図４Ａおよび図４Ｂに示すような様態変化が起こった。

図４Ａは、図２の半導体装置５の半導体チップ７の直下にボイド１３が発生した状態を示す図である。図４Ｂは、図２の半導体チップ７の側部全体に亘ってＳｉ−Ｃｕ合金１２が形成されていることを示す図である。
すなわち、図４Ａに示すように、頂部を半導体チップ７の側部に持ち、Ａｇめっき層９を貫通してダイパッド６に埋め込まれたＳｉ−Ｃｕ合金１２が確認された。さらにＳｉ-Ｃｕ合金１２は、図４Ｂに示すように、半導体チップ７の側部のほぼ全周に亘って確認された。このＳｉ-Ｃｕ合金１２の形状および組成は、走査電子顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジーズ製 ＳＵ６６００）およびエネルギ分散型Ｘ線マイクロアナライザ（株式会社堀場製作所製 ＥＭＡＸ Ｘ−Ｍａｘ８０）によって確認した。そして、Ｓｉ-Ｃｕ合金１２が下方に成長してダイパッド６に当接している結果、半導体チップ７が突き上げられて浮いた状態になり、半導体チップ７−ダイパッド６間にボイド１３が形成されていた。

上記の様態変化は、次に示すフローによって引き起こされたと考えられる。まず、長時間の熱処理によって、ダイパッド６の表面のＡｇめっき層９および半導体チップ７の裏面の裏面メタル１１の構成金属が、接合材８に溶け込んだり接合材８中のＳｎと反応して合金１４，１５を形成したりする。これにより、当初はダイパッド６の表面および半導体チップ７の裏面それぞれを覆うように形成されていたＡｇめっき層９および裏面メタル１１に、Ｃｕが拡散し得る経路（孔）が形成される。そして、ダイパッド６中のＣｕが当該経路を通って、半導体チップ７に到達する。半導体チップ７では、裏面メタル１１で覆われずに露出している側部のＳｉ表面から合金化が進行し、その結果、頂部を半導体チップ７の側部に持つＳｉ−Ｃｕ合金１２が、半導体チップ７の周縁（エッジ）全体から柱状に延びて半導体チップ７を突き上げ、ボイド１３が形成される。

ボイド１３が形成された領域では半導体チップ７が接合材８で支持されていないので、たとえば、封止用樹脂の注入圧力によって、図５に示すように半導体チップ７が撓み、クラック１６が発生する。
つまり、図１のケースに当てはめれば、ダイボンダ２における加熱履歴の増加によってＳｉ−Ｃｕ合金１２が形成された後、当該半導体装置５（半製品）が封止工程へ進むと、図５のようなクラック１６が発生するおそれがある。そこで、本願発明者は、たとえ半導体装置の加熱履歴が増加してもボイドおよびクラックの発生を防止できる手法として、（１）Ｃｕの拡散経路が形成されることを抑制する、（２）接合材（はんだ）が半導体チップの側面に濡れ上がることを抑制する、または（３）半導体チップ（Ｓｉ）とＣｕとの接触を抑制することが好ましいと見出した。

次に、上記（１）〜（３）の手法を具現化するための構造を説明する。
（１）Ｃｕの拡散経路が形成されることを抑制する構造
図６は、本発明の一実施形態に係る半導体装置２１の模式的な断面図である。
半導体装置２１は、フレーム２２と、半導体チップ２３と、接合材２４とを備えている。

フレーム２２は、Ｃｕ系の金属薄板からなる。たとえば、Ｃｕ−Ｆｅ系合金、Ｃｕ−Ｚｒ系合金のようにＣｕを主成分として含む金属の他、Ｆｅ等のＣｕ以外の金属を主成分として含み、Ｃｕを副成分として含む金属（たとえば、Ｃｕが添加された４２アロイ等）であってもよい。たとえば、フレーム２２の厚さは、１００μｍ〜６００μｍであってよい。また、フレーム２２は、ダイパッド２５と、リード２６とを含む。半導体チップ２３は、ダイパッド２５に支持されると共に、リード２６とはボンディングワイヤ２７を介して接続されている。リード２６は、図６ではダイパッド２５の片側にしか形成されていないが、むろん、ダイパッド２５の両側に形成されていてもよいし、ダイパッド２５を取り囲むように形成されていてもよい。

ダイパッド２５およびリード２６の表面は、それぞれ、表面めっき層２８および表面めっき層２９で覆われている。表面めっき層２８および表面めっき層２９は、同じめっき工程で形成されるものである。表面めっき層２８，２９は、ボンディングワイヤ２７がＡｕワイヤまたはＣｕワイヤである場合はＡｇめっき層またはＰｄめっき層であることが好ましく、ボンディングワイヤ２７がＡｌワイヤである場合はＮｉめっき層であってもよい。Ｎｉめっき層は酸化されやすく、その酸化膜も厚いので、ワイヤボンディング時の超音波で破ることは難しい。しかしながら、Ａｌワイヤの場合には、比較的高い出力で超音波を印加するので、Ｎｉめっき層上の酸化膜を破って接合することができる。たとえば、表面めっき層２８，２９の厚さは、５μｍ〜１５μｍであってよい。

半導体チップ２３は、Ｓｉ基板からなる。半導体チップ２３は、扁平な直方体形状に形成されており、ダイパッド２５に対向する裏面２３Ａと、その周囲を区画する側面２３Ｂとを有している。半導体チップ２３の表面には、電極パッド３０が形成されている。電極パッド３０には、ボンディングワイヤ２７が接続されている。一方、半導体チップ２３の裏面２３Ａは、本発明の裏面金属層の一例としての裏面メタル３１で覆われている。

裏面メタル３１は、本発明のオーミック金属層の一例としてのオーミックメタル３２、本発明のバリア層の一例としてのバリアメタル３３および表面層３４を含む。
オーミックメタル３２は、半導体チップ２３の裏面２３Ａ（Ｓｉ表面）に形成され、半導体チップ２３（Ｓｉ）との間にオーミックコンタクトを形成している。オーミックメタル３２は、たとえば、Ａｕを含む。なお、オーミックメタル３２の材料は、半導体チップ２３（この実施形態では、Ｓｉ）に対するオーミック特性を考慮して適宜の材料を選択すればよい。つまり、半導体チップ２３がＳｉ基板以外の基板で構成される場合には、その基板に対するオーミック特性を考慮すればよい。たとえば、オーミックメタル３２の厚さは、５００Å〜１５００Åであってよい。

バリアメタル３３は、オーミックメタル３２と表面層３４との間に配置されている。この実施形態では、オーミックメタル３２に接するようにオーミックメタル３２上に積層されている。バリアメタル３３は、たとえば、Ｔｉ、ＶおよびＣｒからなる群から選択される少なくとも一種を含む。たとえば、バリアメタル３３の厚さは、１０００Å〜２０００Åであってよい。

表面層３４は、裏面メタル３１の最表面を形成しており、接合材２４に接合される層である。表面層３４は、たとえば、Ａｕ、ＡｇおよびＰｄからなる群から選択される少なくとも一種を含む。なお、表面層３４の材料は、接合材２４に対する接合性を考慮して適宜の材料を選択すればよい。
裏面メタル３１は、Ｎｉ層を含んでいてもよい。Ｎｉ層は、Ｓｉノジュールを低減するための層であり、バリアメタル３３は、Ｎｉ等のＳｉノジュール低減層と表面層３４との間に配置されていてもよいし、Ｓｉノジュール低減層とオーミックメタル３２との間に配置されていてもよい。

接合材２４は、Ｐｂはんだからなり、たとえば、２４２℃〜３４２℃の融点を有する高融点はんだを含む。たとえば、接合材２４は、８５ｗｔ％以上のＰｂ、および１０ｗｔ％以下のＳｎを含んでいてもよく、具体的には、Ｐｂ−３Ｓｎ−１Ａｇ、Ｐｂ−Ｓｎ−１Ａｇであってもよい。
なお、図６では図示を省略するが、半導体装置２１は、フレーム２２、半導体チップ２３および接合材２４等が封止樹脂で封止されることによって、樹脂パッケージとして構成されていてもよい。樹脂パッケージの形式は、特に制限されず、たとえば、ＱＦＰ、ＱＦＮ、ＳＯＰ等の公知のものを適宜選択すればよい。

以上、半導体装置２１によれば、半導体チップ２３とダイパッド２５との間にバリアメタル３３が配置されている。そのため、裏面メタル３１の表面層３４や表面めっき層２８に、Ｃｕが拡散し得る経路（孔）が形成されても、当該経路が半導体チップ２３に到達することを抑制することができる。これにより、半導体チップ２３のＳｉとＣｕとの合金化を抑制できるので、半導体チップ２３−ダイパッド２５間におけるボイド（図４Ａおよび図５のボイド１３を参照）の発生を防止することができる。その結果、接合材２４によって半導体チップ２３を下方からしっかりと支持できるので、半導体チップ２３が撓んでクラック（図５のクラック１６参照）が発生することを防止することができる。

上記の構成では、バリアメタル３３によって物理的にＣｕの拡散を防止するので、たとえば、接合材２４中にＣｕとの反応性が高い金属（たとえば、Ｓｎ等）が少なかったり、接合材２４の総量が少なかったりして、一般的にＣｕの拡散経路が形成され易い条件においても、Ｃｕの拡散経路の形成を良好に抑制することができる。
図７は、本発明の一実施形態に係る半導体装置３５の模式的な断面図である。図７において、前述の図６で説明した構成要素については同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

半導体装置３５では、ダイパッド２５と表面めっき層２８との間、およびリード２６と表面めっき層２９との間に、それぞれ、本発明の第２バリア層の一例としての第２バリアメタル３６および第２バリアメタル３７が形成されている。
第２バリアメタル３６，３７は、たとえば、ＮｉおよびＴｉからなる群から選択される少なくとも一種を含む。たとえば、第２バリアメタル３６，３７の厚さは、５００Å〜２００００Åであってよい。第２バリアメタル３６，３７は、製造工程の関係上、同じ工程で形成することが好ましいが、各工程が別々に行われてもよい。

半導体装置３５によれば、半導体チップ２３側のバリアメタル３３に加えて、ダイパッド２５側の第２バリア層３６によってもＣｕの拡散を抑制できるので、より効果的に、Ｃｕの拡散経路が半導体チップ２３に到達することを抑制することができる。
図８は、本発明の一実施形態に係る半導体装置３８の模式的な断面図である。図８において、前述の図６および図７で説明した構成要素については同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

半導体装置３８では、半導体チップ２３側のバリアメタル３３が形成されておらず、ダイパッド２５側にのみ選択的に、第２バリア層３６，３７が形成されている。これにより、ダイパッド２５側におけるＣｕの拡散抑制効果を享受することができる。
（２）接合材（はんだ）が半導体チップの側面に濡れ上がることを抑制する構造
図９は、本発明の一実施形態に係る半導体装置３９の模式的な平面図である。図１０は、図９の半導体装置３９の断面図（図９のX−X線断面図）である。図９および図１０において、前述の図６で説明した構成要素については同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

半導体装置３９では、ダイパッド２５の表面に表面絶縁層４０が形成されている。表面絶縁層４０は、その中央部に開口４１を有する環状に形成されている。図９では、平面視四角形状のダイパッド２５の形状に合わせて、平面視四角環状に形成されている。
表面絶縁層４０の開口４１は、半導体チップ２３の平面サイズよりも小さく形成されている。この開口４１には、表面めっき層２８が埋め込まれている。表面めっき層２８は、上面が開口４１の開口端と同じ位置かそれよりも深い位置になるように形成されている。これにより、表面めっき層２８は、開口４１の周縁部の表面絶縁層４０上にオーバーラップしないようになっている。すなわち、半導体チップ２３の直下には、半導体チップ２３の平面サイズよりも小さい表面めっき層２８が形成されている。表面めっき層２８の周囲の領域は表面絶縁層４０で構成されおり、半導体チップ２３の周縁全体に対向している。

表面絶縁層４０は、接合材２４（はんだ）の濡れ性が低い材料、たとえば、ポリイミド、エポキシ等の樹脂で構成されていてもよい。また、表面絶縁層４０の厚さは、たとえば、２０μｍ〜２００μｍであってよい。表面絶縁層４０を形成するには、たとえば、樹脂ペーストをダイパッド２５に塗布して熱処理するか、めっき工程の前処理として樹脂テープを貼ればよい。

半導体装置３９によれば、半導体チップ２３の直下における接合材２４の接合領域（この実施形態では、表面めっき層２８の表面領域）がチップサイズよりも小さく、平面視で半導体チップ２３の内方領域に収まっている。さらに、当該接合領域の周囲が、はんだ濡れ性が低い表面絶縁層４０で取り囲まれている。そのため、ダイパッド２５の表面において、半導体チップ２３の側部（周縁部）の直下領域およびその外方領域に接合材２４が濡れ難くなる。これにより、接合材２４を、断面視において、ダイパッド２５から半導体チップ２３へ向かって広がる逆テーパ形状に形成できるので、半導体チップ２３の側面２３Ｂに接合材２４が濡れ上がることを抑制することができる。その結果、半導体チップ２３−ダイパッド２５間にＣｕの拡散経路が形成されても、半導体チップ２３のＳｉとＣｕとの接触を抑制できるので、Ｃｕの合金化を抑制することができる。したがって、接合材２４によって半導体チップ２３を下方からしっかりと支持できるので、半導体チップ２３が撓んでクラック（図５のクラック１６参照）が発生することを防止することができる。
（３）半導体チップ（Ｓｉ）とＣｕとの接触を抑制する構造
図１１は、本発明の一実施形態に係る半導体装置４２の模式的な断面図である。図１２は、図１１の半導体装置１２の製造工程のダイシングに関連する工程を説明するための図である。図１１および図１２において、前述の図６で説明した構成要素については同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

半導体装置４２では、裏面メタル３１が、半導体チップ２３の側面２３Ｂにも形成されている。すなわち、裏面メタル３１は、半導体チップ２３の裏面２３Ａに形成された第１部分４３と、半導体チップ２３の側面２３Ｂに形成された本発明の側面金属層の一例としての第２部分４４とを含む。より具体的には、半導体チップ２３は、側面２３Ｂの裏面２３Ａ側に、内側に窪んだ段部４５（半導体チップ２３の裏面２３Ａおよび側面２３Ｂの両側に開放した段部）を有しており、第２部分４４は、その段部４５に入り込み、段部４５外の側面２３Ｂと面一に形成されている。

そして、このような裏面メタル３１を形成するには、たとえば、図１２に示すように、ダイシングラインに沿ってウエハ４６をハーフカットすることによって溝４７を形成する。次に、スパッタや、めっきによって、ウエハ４６の裏面２３Ａ上の全体に裏面メタル３１の材料を形成する。その後、溝４７を形成したときに使用したブレードよりも狭い幅のブレードでウエハ４６を切断する。これにより、溝４７が分離されて段部４５となると共に、裏面メタル３１が当該段部４５に入り込んだ構成が得られる。

半導体装置４２によれば、半導体チップ２３の側面２３Ｂに接合材２４が濡れ上がっても、当該側面２３Ｂに裏面メタル３１の第２部分４４が形成されているため、半導体チップ２３のＳｉとＣｕとの接触を抑制することができる。これにより、Ｃｕの合金化を抑制することができる。その結果、半導体チップ２３−ダイパッド２５間にＣｕの拡散経路が形成されても、半導体チップ２３のＳｉとＣｕとの接触を抑制できるので、Ｃｕの合金化を抑制することができる。したがって、接合材２４によって半導体チップ２３を下方からしっかりと支持できるので、半導体チップ２３が撓んでクラック（図５のクラック１６参照）が発生することを防止することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、前述の実施形態で示した構成は、異なる実施形態間で組み合わせることができる。具体的には、図１３の半導体装置４８は、図６の構成と図１０の構成とを組み合わせたものであり、図１４の半導体装置４９は、さらに図７の構成を追加したものである。また、図１５の半導体装置５０は、図６の構成と図１１の構成とを組み合わせたものであり、図１６の半導体装置５１は、図１０の構成と図１１の構成とを組み合わせたものである。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

２１ 半導体装置
２２ フレーム
２３ 半導体チップ
２４ 接合材
２５ ダイパッド
２６ リード
２７ ボンディングワイヤ
２８ 表面めっき層
２９ 表面めっき層
３０ 電極パッド
３１ 裏面メタル
３２ オーミックメタル
３３ バリアメタル
３４ 表面層
３５ 半導体装置
３６ 第２バリアメタル
３７ 第２バリアメタル
３８ 半導体装置
３９ 半導体装置
４０ 表面絶縁層
４１ 開口
４２ 半導体装置
４３ （裏面メタル）第１部分
４４ （裏面メタル）第２部分
４５ 段部
４６ ウエハ
４７ 溝
４８ 半導体装置
４９ 半導体装置
５０ 半導体装置
５１ 半導体装置

Claims (17)

1. Ｃｕ系ダイパッドと、
   前記ダイパッド上の半導体チップと、
   前記ダイパッドと前記半導体チップとの間の、Ｐｂ系接合材と、
   前記半導体チップの裏面上の裏面金属層とを含み、
   前記裏面金属層は、前記半導体チップの側面に形成された側面金属層を含む、半導体装置。
2. 前記半導体チップは、前記側面の裏面側に、内側に窪んだ段部を有しており、
   前記側面金属層は、前記段部に入り込み、前記段部外の前記側面と面一に形成されている、請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記裏面金属層は、Ｃｕの拡散を抑制するためのバリア層を含む、請求項１または２に記載の半導体装置。
4. 前記裏面金属層は、前記半導体チップの裏面に形成され、前記半導体チップとの間にオーミックコンタクトを形成するオーミック金属層を含み、
   前記バリア層は、前記オーミック金属層上に積層されている、請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記オーミック金属層は、Ａｕを含む、請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記バリア層は、Ｔｉ、ＶおよびＣｒからなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項３〜５のいずれか一項に記載の半導体装置。
7. 前記バリア層は、１０００Å〜２０００Åである、請求項３〜６のいずれか一項に記載の半導体装置。
8. 前記ダイパッド上の、Ｃｕの拡散を抑制するための第２バリア層をさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の半導体装置。
9. 前記第２バリア層上に積層された表面めっき層をさらに含む、請求項８に記載の半導体装置。
10. 前記第２バリア層は、ＮｉおよびＴｉからなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項８または９に記載の半導体装置。
11. 前記半導体チップの側部の直下における前記ダイパッド上に形成され、前記接合材の濡れ性が低い材料からなる表面絶縁層をさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体装置。
12. 前記表面絶縁層は、平面視において前記半導体チップよりも小さい開口を前記半導体チップの内方領域に有し、当該開口の周囲を前記表面絶縁層の材料部分が取り囲んでおり、
    前記接合材は、前記開口と前記半導体チップの裏面との間に形成され、断面視において逆テーパ形状を有している、請求項１１に記載の半導体装置。
13. 前記表面絶縁層の開口内の表面めっき層をさらに含む、請求項１２に記載の半導体装置。
14. 前記表面絶縁層は、表面樹脂層を含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の半導体装置。
15. 前記半導体チップは、その裏面を形成するＳｉ基板を含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の半導体装置。
16. 前記接合材は、２４２℃〜３４２℃の融点を有する高融点はんだを含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の半導体装置。
17. 前記接合材は、８５ｗｔ％以上のＰｂ、および１０ｗｔ％以下のＳｎを含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の半導体装置。

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