JPH02288240A - 半導体素子裏面に形成された金属被覆体およびその形成方法 - Google Patents
半導体素子裏面に形成された金属被覆体およびその形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、−膜内に、半導体素子に関し、更に詳しくは
、半導体素子裏面に形成された金属被覆体に関する。
、半導体素子裏面に形成された金属被覆体に関する。
(従来技術および発明が解決しようとする課題)この種
の裏面に形成された金属被覆体(BaCk−s+de
)fetalization)は、−膜内に3つの主要
な特性を持っていなければならない。第1に、ウェハー
(Wafer)上に直接設けられる層は、このウェハー
に接着しなければならない。第2に、金属被覆体の外面
は、半導体装置がリード・フレーム等とボンディング(
Bonding)されるよう、半田付は可能でなければ
ならない。第3に、金属被覆体自身は、破損してはいけ
ない。現存する金属被覆体には、上記の特性に関して種
々の問題がある。一つの現存する金属被覆体は、ウェハ
ーの裏面に直接形成されたクローム層(chromiu
m 1ayer)、クローム層上に形成されたシルバー
(si 1ver)とクロームの中間層、およびこの中
間層上に形成されたシルバー層を有している。シルバー
層はすぐれた半田付は特性を示し、この被覆体は一般的
に破損しない。しかし、クローム層は比較的粗い表面(
300グリツド(grit)等量)を有するシリコン・
ウェハーの裏面によく接着するが、シリコン・ウェハー
の裏面に対するクローム層の接着性は、表面がきめ細か
くなるにしたがって、低下する。グリッドは表面の粗さ
を表わす単位であって、その数が小さくなるに従い表面
は粗くなる。クローム層が2.000グリッド等四を有
するシリコン・ウェハーの裏面に直接形成される場合、
シリコンに対するクロームの接着性は非常に悪い。
の裏面に形成された金属被覆体(BaCk−s+de
)fetalization)は、−膜内に3つの主要
な特性を持っていなければならない。第1に、ウェハー
(Wafer)上に直接設けられる層は、このウェハー
に接着しなければならない。第2に、金属被覆体の外面
は、半導体装置がリード・フレーム等とボンディング(
Bonding)されるよう、半田付は可能でなければ
ならない。第3に、金属被覆体自身は、破損してはいけ
ない。現存する金属被覆体には、上記の特性に関して種
々の問題がある。一つの現存する金属被覆体は、ウェハ
ーの裏面に直接形成されたクローム層(chromiu
m 1ayer)、クローム層上に形成されたシルバー
(si 1ver)とクロームの中間層、およびこの中
間層上に形成されたシルバー層を有している。シルバー
層はすぐれた半田付は特性を示し、この被覆体は一般的
に破損しない。しかし、クローム層は比較的粗い表面(
300グリツド(grit)等量)を有するシリコン・
ウェハーの裏面によく接着するが、シリコン・ウェハー
の裏面に対するクローム層の接着性は、表面がきめ細か
くなるにしたがって、低下する。グリッドは表面の粗さ
を表わす単位であって、その数が小さくなるに従い表面
は粗くなる。クローム層が2.000グリッド等四を有
するシリコン・ウェハーの裏面に直接形成される場合、
シリコンに対するクロームの接着性は非常に悪い。
この種の別の金属被覆体の場合、バナジウム層(van
adium 1ayer)が直接ウェハー上に形成サレ
、ニッケル層がバナジウム層の上に形成され、次にオプ
ションとして金−ゲルマニウム層(gold−(ler
−manium 1ayer)がニッケル層の上に形成
されてもよい。バナジウムはシリコンと組み合わせた場
合、すぐれた接着特性を有している。しかし、ニッケル
層は、この場合に、すぐれた半田付は特性を有していな
い。ざらに、オプションとしての金−ゲルマニウム層は
、この場合、すぐれた半田付は特性を有せず、また使用
するには非常に高価である。
adium 1ayer)が直接ウェハー上に形成サレ
、ニッケル層がバナジウム層の上に形成され、次にオプ
ションとして金−ゲルマニウム層(gold−(ler
−manium 1ayer)がニッケル層の上に形成
されてもよい。バナジウムはシリコンと組み合わせた場
合、すぐれた接着特性を有している。しかし、ニッケル
層は、この場合に、すぐれた半田付は特性を有していな
い。ざらに、オプションとしての金−ゲルマニウム層は
、この場合、すぐれた半田付は特性を有せず、また使用
するには非常に高価である。
したがって、平滑なウェハーに対して、すぐれた接着性
とすぐれた半田付は特性を有し、かつ半導体装置の耐用
期間中に破損することのない金属被覆体を得ることは非
常に望ましいことである。
とすぐれた半田付は特性を有し、かつ半導体装置の耐用
期間中に破損することのない金属被覆体を得ることは非
常に望ましいことである。
したがって、本発明の目的は、比較的滑らかなウェハー
の表面に対してすぐれた接着性を有する半導体素子裏面
に形成された金属被覆体を提供することである。
の表面に対してすぐれた接着性を有する半導体素子裏面
に形成された金属被覆体を提供することである。
本発明の他の目的は、すぐれた半田付は特性を有する半
導体素子裏面に形成された金属被覆体を提供することで
ある。
導体素子裏面に形成された金属被覆体を提供することで
ある。
本発明の更に他の目的は、素子の耐用期間中変化するこ
とのない半導体素子裏面に形成された金属被覆体を提供
することである。
とのない半導体素子裏面に形成された金属被覆体を提供
することである。
本発明の更に伯の目的は、比較的コストの低い半導体素
子裏面に形成された金属被覆体を提供することである。
子裏面に形成された金属被覆体を提供することである。
(課題を解決するための手段)
上記およびその他の目的と利点は、本発明の1つの実施
例において達成され、この実施例では、ウェハーの裏面
に直接形成されたバナジウム層とバナジウム層の上に形
成されたシルバー層を有している。バナジウムとシルバ
ーの混合物またはニッケルからなる中間層を、オプショ
ンとしてバナジウム層とシルバー層の間に設けてもよい
。以前、バナジウムとシルバーの組み合わせは裏面の金
属被覆体に使用することができないと信じられていたが
、その理由は、バナジウムとシルバーのシステムは、固
体状態と液体状態のいずれにおいても不混和性を示すか
らである。[スミス氏による、ブレチン・オブ・アロイ
・フェーズ・ダイアグラムズ(Bulletin of
A11oy Phase Diagrams)第2巻
、第3号の論文343−344頁参照]。
例において達成され、この実施例では、ウェハーの裏面
に直接形成されたバナジウム層とバナジウム層の上に形
成されたシルバー層を有している。バナジウムとシルバ
ーの混合物またはニッケルからなる中間層を、オプショ
ンとしてバナジウム層とシルバー層の間に設けてもよい
。以前、バナジウムとシルバーの組み合わせは裏面の金
属被覆体に使用することができないと信じられていたが
、その理由は、バナジウムとシルバーのシステムは、固
体状態と液体状態のいずれにおいても不混和性を示すか
らである。[スミス氏による、ブレチン・オブ・アロイ
・フェーズ・ダイアグラムズ(Bulletin of
A11oy Phase Diagrams)第2巻
、第3号の論文343−344頁参照]。
(実施例)
第1図は、半導体素子裏面に形成された金属被覆体の一
実施例の拡大断面図である。第1図は表面12と裏面1
4を有するウェハーを示す。この実施例の場合、ウェハ
ー10はシリコンによって構成されるが、当業者にはこ
れ以外の多くの周知の材料によって構成されたウェハー
を使用することが可能であることがわかる。−船釣に、
ウェハー10の表面12は、このウェハーの上またはこ
れの中に構成された半導体構造または一連の半導体構造
を有している。裏面に形成された金属被覆体がここに示
されているが、この被覆体をウェハーの表面に使用する
こともまた可能である。
実施例の拡大断面図である。第1図は表面12と裏面1
4を有するウェハーを示す。この実施例の場合、ウェハ
ー10はシリコンによって構成されるが、当業者にはこ
れ以外の多くの周知の材料によって構成されたウェハー
を使用することが可能であることがわかる。−船釣に、
ウェハー10の表面12は、このウェハーの上またはこ
れの中に構成された半導体構造または一連の半導体構造
を有している。裏面に形成された金属被覆体がここに示
されているが、この被覆体をウェハーの表面に使用する
こともまた可能である。
シリコン・ウェハー10の裏面14は研磨され、その結
果、少なくとも300グリッド等量のきめ細かさに仕上
げられた表面を有している。多くの金属は、このような
平滑度を有するシリコンには接着しない。しかし、シリ
コン・ウェハー10の裏面14上に形成するものとして
示しであるバナジウム層16は、2,000グリッド等
量を優に超える仕上げをしたシリコン・ウェハーに対し
て十分よく接着することがわかっている。バナジウム層
16は500ないし3,000オングストローム(An
(lstrOm)の範囲の厚さを有し、ウェハー10の
裏面14上にスパッタリングまたは蒸着により形成する
ことが可能である。
果、少なくとも300グリッド等量のきめ細かさに仕上
げられた表面を有している。多くの金属は、このような
平滑度を有するシリコンには接着しない。しかし、シリ
コン・ウェハー10の裏面14上に形成するものとして
示しであるバナジウム層16は、2,000グリッド等
量を優に超える仕上げをしたシリコン・ウェハーに対し
て十分よく接着することがわかっている。バナジウム層
16は500ないし3,000オングストローム(An
(lstrOm)の範囲の厚さを有し、ウェハー10の
裏面14上にスパッタリングまたは蒸着により形成する
ことが可能である。
シルバー層18は、バナジウム層16上に形成するもの
として示しである。シルバー層18は1o、oooない
し20,000オングストロームの範囲の厚さを有し、
スパッタリングまたは蒸着によって形成することが可能
でおる。シルバーは、半導体チップ(chip)をリー
ドフレーム(l ead f rame )などに取付
けるのに使用する種々のダイ・ポンド材料(die b
ond material )に対してすぐれた半田付
は特性を有し、したがって、裏面に形成された金属被覆
体の最終層として利用することが非常に望ましい。バナ
ジウムとシルバーは固体状態と液体状態のいすれでも不
混和性を示す(「課題を解決するための手段」の項参照
)から、当業者はこれらの2つの材料を相互に直接接触
させて使用することができないと信じてきた。しかし、
シルバー層18とバナジウム層16は、このアプリケー
ションの場合、相互に使方に対してすぐれた接着性を示
す。
として示しである。シルバー層18は1o、oooない
し20,000オングストロームの範囲の厚さを有し、
スパッタリングまたは蒸着によって形成することが可能
でおる。シルバーは、半導体チップ(chip)をリー
ドフレーム(l ead f rame )などに取付
けるのに使用する種々のダイ・ポンド材料(die b
ond material )に対してすぐれた半田付
は特性を有し、したがって、裏面に形成された金属被覆
体の最終層として利用することが非常に望ましい。バナ
ジウムとシルバーは固体状態と液体状態のいすれでも不
混和性を示す(「課題を解決するための手段」の項参照
)から、当業者はこれらの2つの材料を相互に直接接触
させて使用することができないと信じてきた。しかし、
シルバー層18とバナジウム層16は、このアプリケー
ションの場合、相互に使方に対してすぐれた接着性を示
す。
第2図は、半導体素子裏面に形成された金属被覆体の他
の実施例の拡大断面図である。表面12と裏面14およ
びこの裏面上に形成されたバナジウム層16を有するウ
ェハー10は、第1図で説明したものと実質的に同一で
ある。しかし、中間層20が、バナジウム@16上に形
成するものとして示しである。中間層20は、3,00
0ないし7,000オングストロームの範囲の厚さを有
するバナジウムとシルバーの混合物によって構成しても
よい。中間層20は、蒸着またはスパッタリングのいず
れかによって形成することができる。
の実施例の拡大断面図である。表面12と裏面14およ
びこの裏面上に形成されたバナジウム層16を有するウ
ェハー10は、第1図で説明したものと実質的に同一で
ある。しかし、中間層20が、バナジウム@16上に形
成するものとして示しである。中間層20は、3,00
0ないし7,000オングストロームの範囲の厚さを有
するバナジウムとシルバーの混合物によって構成しても
よい。中間層20は、蒸着またはスパッタリングのいず
れかによって形成することができる。
両方の材料は、同時に蒸着またはスパッタされなければ
ならない。中間層20のバナジウムとシルバーの比率は
10対90ないし50対50の範囲でおる。前述のよう
に、シルバーとバナジウムのシステムは、固体状態と液
体状態のいずれにおいても不混和性を示すが、バナジウ
ムとシルバーの混合物によって構成される中間層20は
適切に接着する。
ならない。中間層20のバナジウムとシルバーの比率は
10対90ないし50対50の範囲でおる。前述のよう
に、シルバーとバナジウムのシステムは、固体状態と液
体状態のいずれにおいても不混和性を示すが、バナジウ
ムとシルバーの混合物によって構成される中間層20は
適切に接着する。
中間層20はまたニッケルで構成することもできる。ニ
ッケルの中間層20は、バナジウム層16の上に蒸着ま
たはスパッタリングで形成することが可能であり、50
0ないし3,000オングストロームの範囲の厚さを有
している。ニッケルはバナジウム層16と中間層20の
上に後から形成されるシルバー層18の両方に対して良
好に接着する。
ッケルの中間層20は、バナジウム層16の上に蒸着ま
たはスパッタリングで形成することが可能であり、50
0ないし3,000オングストロームの範囲の厚さを有
している。ニッケルはバナジウム層16と中間層20の
上に後から形成されるシルバー層18の両方に対して良
好に接着する。
第1図は、半導体素子裏面に形成された金属被覆体の実
施例の拡大断面図である。 第2図は、半導体素子裏面に形成された金属被覆体の他
の実施例の拡大断面図でおる。 10・・・ウェハー、12・・・表面、14・・・裏面
、16・・・バナジウム層、18・・・シルバー層、2
0・・・中間層。 特許出願人 モトローラ・インコーポレーテツド代理人
弁理士 本I$ 推測 同 同 大目 進介 FIG、2
施例の拡大断面図である。 第2図は、半導体素子裏面に形成された金属被覆体の他
の実施例の拡大断面図でおる。 10・・・ウェハー、12・・・表面、14・・・裏面
、16・・・バナジウム層、18・・・シルバー層、2
0・・・中間層。 特許出願人 モトローラ・インコーポレーテツド代理人
弁理士 本I$ 推測 同 同 大目 進介 FIG、2
Claims (19)
- (1)ウェハーの裏面上に形成されたバナジウム層;お
よび 前記バナジウム層上に形成されたシルバー層;によって
構成されることを特徴とする金属被覆体。 - (2)バナジウム層が500ないし3,000オングス
トロームの範囲の厚さを有し、シルバー層が10,00
0ないし20,000オングストロームの厚さを有する
ことを特徴とする請求項1記載の金属被覆体。 - (3)バナジウム層がシリコン・ウェハーの裏面上に形
成され、前記シリコン・ウェハーの前記裏面が、少なく
とも300グリッド等量の細かさの裏面仕上げを有する
ことを特徴とする請求項2記載の金属被覆体。 - (4)バナジウムとシルバーとの混合物によって構成さ
れる中間層を更に含み、前記中間層がバナジウム層とシ
ルバー層との間に形成されることを特徴とする請求項2
記載の金属被覆体。 - (5)中間層のバナジウム対シルバーの比率が10対9
0ないし50対50の範囲であることを特徴とする請求
項4記載の金属被覆体。 - (6)中間層が3,000ないし7,000オングスト
ロームの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項5
記載の金属被覆体。 - (7)ニッケルによつて構成される中間層を更に含み、
前記中間層がバナジウム層とシルバー層との間に形成さ
れることを特徴とする請求項2記載の金属被覆体。 - (8)中間層が500ないし3,000オングストロー
ムの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項7記載
の金属被覆体。 - (9)シリコン・ウェハーの裏面上に形成されたバナジ
ウム層; 前記バナジウム層上に形成された中間層;および 前記中間層上に形成されたシルバー層; によつて構成されることを特徴とする金属被覆体。 - (10)バナジウム層が500ないし3,000オング
ストロームの範囲の厚さを有し、シルバー層が10,0
00ないし20,000オングストロームの範囲の厚さ
を有することを特徴とする請求項9記載の金属被覆体。 - (11)中間層が、バナジウムとシルバーとの混合物に
よって構成され、バナジウム対シルバーの比率が10対
90ないし50対50の範囲であり、かつ3,000な
いし7,000オングストロームの範囲の厚さを有する
ことを特徴とする請求項10記載の金属被覆体。 - (12)中間層がニッケルによって構成され、500な
いし3,000オングストロームの範囲の厚さを有する
ことを特徴とする請求項10記載の金属被覆体。 - (13)シリコン・ウェハーの裏面が少なくとも300
グリッド等量の細かさの裏面仕上げを有することを特徴
とする請求項10記載の金属被覆体。 - (14)裏面を有するウェハーを設ける工程;前記ウェ
ハーの前記裏面上にバナジウム層を形成する工程;およ
び 前記バナジウム層上にシルバー層を形成する工程; によって構成されることを特徴とする金属被覆体の形成
方法。 - (15)バナジウム層とシルバー層との間に中間層を形
成する工程を更に含み、前記中間層がバナジウムおよび
シルバーの混合物もしくはニッケルによって構成される
ことを特徴とする請求項14記載の方法。 - (16)ウェハーを設ける工程が、少なくとも300グ
リッド等量の細かさの裏面仕上げを有するシリコン・ウ
ェハーを設ける工程を含むことを特徴とする請求項14
記載の方法。 - (17)バナジウム層を形成する工程が、500ないし
3,000オングストロームの範囲の厚さを有するバナ
ジウム層を形成する工程を含み、かつシルバー層を形成
する工程が、10,000ないし20,000オングス
トロームの範囲の厚さを有するシルバー層を形成する工
程を含むことを特徴とする請求項14記載の方法。 - (18)バナジウムとシルバーとの混合物によって構成
される中間層を形成する工程が、10対90ないし50
対50の範囲のバナジウム対シルバーの比率を有し、か
つ更に3,000ないし7,000オングストロームの
範囲の厚さを有する中間層を形成する工程を含むことを
特徴とする請求項15記載の方法。 - (19)ニッケルによつて構成される中間層を形成する
工程が、500ないし3,000オングストロームの範
囲の厚さを有する中間層を形成する工程を含むことを特
徴とする請求項15記載の方法。
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