JPH0864799A - Semiconductor chip, semiconductor device using it and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor chip, semiconductor device using it and manufacture thereof

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JPH0864799A
JPH0864799A JP19401194A JP19401194A JPH0864799A JP H0864799 A JPH0864799 A JP H0864799A JP 19401194 A JP19401194 A JP 19401194A JP 19401194 A JP19401194 A JP 19401194A JP H0864799 A JPH0864799 A JP H0864799A
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JP
Japan
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layer
semiconductor chip
silicon substrate
gold
vanadium
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JP19401194A
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Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Taniguchi
斉 谷口
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE: To provide a semiconductor chip having a back electrode which has a high bonding strength and a low contact resistance and a semiconductor device using it. CONSTITUTION: A semiconductor chip is composed of an N-type silicon substrate 11, an alloy layer 17 which is composed of vanadium and V-metal and formed on the main surface of the substrate 11, a nickel layer 18 provided onto the alloy layer 17, and a gold layer 19 formed on the nickel layer 18. The semiconductor chip is fused to the die pad of a package component through the intermediary of a brazing material.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体チップおよびそれ
を用いた半導体装置の製造方法に関し、特に接着力に優
れ接触抵抗の低い裏面電極を有する半導体チップと、そ
れを用いた半導体装置の組立方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor chip and a method for manufacturing a semiconductor device using the same, and more particularly to a semiconductor chip having a back surface electrode having excellent adhesive force and low contact resistance, and a method for assembling a semiconductor device using the same. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にトランジスタのようにチップ裏面
が電極の一つを構成する半導体チップは、リードフレー
ムやメタルパッケージ、回路基板等の外囲器部品のダイ
パッドに、導電性接合手段によってチップ裏面が接合さ
れる。小電流を扱う半導体チップの場合は、導電性接合
手段として導電性接着剤が使用される場合もあるが、比
較的大きい電流を扱う半導体チップの場合は、半田付
け、軟ろう等のろう付けが使用される。また比較的低い
接触抵抗が要求される場合は、チップ裏面金属とダイパ
ッド金属の間に共晶金属を形成する共晶法が使用される
場合もある。
2. Description of the Related Art In general, a semiconductor chip whose back surface constitutes one of electrodes like a transistor has a back surface on the die pad of an enclosure part such as a lead frame, a metal package, a circuit board, etc. To be joined. In the case of a semiconductor chip that handles a small current, a conductive adhesive may be used as the conductive joining means, but in the case of a semiconductor chip that handles a relatively large current, soldering, brazing such as soft soldering, etc. used. When a relatively low contact resistance is required, a eutectic method of forming a eutectic metal between the back metal of the chip and the die pad metal may be used.

【0003】導電性接着剤やろう付けの接合手段を採る
場合は、チップ裏面とダイパッドとはオーミックコンタ
クトの接続がなされなければならない。そのため半導体
チップの裏面電極はオーミックコンタクト処理がなされ
ている。また半導体装置の動作、非動作に基づく冷熱サ
イクルや環境温度の急激な変化にさらされたとき、半導
体チップの熱膨張率とダイパッドが形成された外囲器部
品の熱膨張率との相違から生ずる熱ストレスにも耐え得
る強い接合力も必要とされる。
When a conductive adhesive or a joining means such as brazing is adopted, the back surface of the chip and the die pad must be connected by ohmic contact. Therefore, the back surface electrode of the semiconductor chip is subjected to ohmic contact treatment. When the semiconductor device is exposed to a thermal cycle due to the operation or non-operation of the semiconductor device or a rapid change in the ambient temperature, it occurs due to the difference between the coefficient of thermal expansion of the semiconductor chip and the coefficient of thermal expansion of the envelope part on which the die pad is formed. A strong joining force that can withstand heat stress is also required.

【0004】そこで比較的大電流を扱うパワートランジ
スタ等の裏面電極形成方法では、チップ裏面にシリコン
との接着強度の強いバナジウム(V)の薄膜を被着し、
この上にろう材との接合性の良いニッケル(Ni)層
を、さらにニッケル層の酸化防止として金(Au)層を
被着させる方法が多く使用されている。このように裏面
処理された半導体チップをダイパッドに半田付けあるい
は軟ろう付けで接合してパッケージされた半導体装置を
形成する。
Therefore, in a method of forming a back surface electrode of a power transistor or the like which handles a relatively large current, a thin film of vanadium (V) having a high adhesion strength with silicon is deposited on the back surface of the chip,
A method in which a nickel (Ni) layer having a good bondability with the brazing material and a gold (Au) layer are further deposited on the above to further prevent oxidation of the nickel layer are often used. The semiconductor chip thus processed on the back surface is joined to the die pad by soldering or soft brazing to form a packaged semiconductor device.

【0005】通常n型のシリコン半導体チップの裏面の
不純物濃度は、2×1018atoms/cm3 程度であり、裏面
不純物濃度がこの程度であると、第1層のバナジウムと
の間に電位差を生じ接触抵抗の増大を招く場合がある。
裏面不純物濃度の不足対策として第1層のバナジウムの
上に、金アンチモン(AuSb)の如く金と第V族の合
金を被着し、その上にニッケル層を、さらにその上に金
層を被着させ、半導体チップの裏面電極を形成する方法
もある。
Usually, the impurity concentration on the back surface of the n-type silicon semiconductor chip is about 2 × 10 18 atoms / cm 3 , and when the impurity concentration on the back surface is at this level, a potential difference is generated between it and vanadium of the first layer. This may result in an increase in contact resistance.
As a countermeasure for the back surface impurity concentration deficiency, gold and a Group V alloy such as gold antimony (AuSb) are deposited on the first layer of vanadium, a nickel layer is further deposited thereon, and a gold layer is further coated thereon. There is also a method of adhering it to form a back surface electrode of a semiconductor chip.

【0006】図6はこのような構成を採用したトランジ
スタの断面図である。n型のシリコン基板111はコレ
クタを構成しており、この表面領域にベース112、エ
ミッタ113が形成されている。前記シリコン基板11
1の表面は絶縁膜114で覆われているが、ベース11
2、エミッタ113の電極取出部で絶縁膜114は開口
され、夫々ベース電極115、エミッタ電極116が形
成されている。
FIG. 6 is a sectional view of a transistor having such a structure. The n-type silicon substrate 111 constitutes a collector, and a base 112 and an emitter 113 are formed in this surface region. The silicon substrate 11
The surface of 1 is covered with an insulating film 114, but the base 11
2. The insulating film 114 is opened at the electrode extraction portion of the emitter 113, and the base electrode 115 and the emitter electrode 116 are formed respectively.

【0007】一方シリコン基板111の裏面には、まず
第1層としてバナジウム(V)層117が膜厚10〜2
00nmで形成されている。さらに第2層として金アン
チモン(AuSb)の合金層118(Sbの含有量は1
0〜50%)が20〜200nmの膜厚で形成されてい
る。さらに第3層としてニッケル(Ni)層119が1
00〜1000nmの膜厚で形成され、さらにその上に
第4層として金(Au)層120が50〜300nmの
膜厚で形成されている。
On the other hand, on the back surface of the silicon substrate 111, first, a vanadium (V) layer 117 as a first layer having a film thickness of 10 to 2 is formed.
It is formed with 00 nm. Further, as a second layer, an alloy layer 118 of gold antimony (AuSb) (the content of Sb is 1
0 to 50%) is formed with a film thickness of 20 to 200 nm. Further, a nickel (Ni) layer 119 is formed as a third layer.
It is formed to a film thickness of 00 to 1000 nm, and a gold (Au) layer 120 is further formed thereon to a film thickness of 50 to 300 nm as a fourth layer.

【0008】この方法では第2層の金アンチモン合金の
アンチモンをバナジウム層を介してシリコン基板中に熱
拡散させ、裏面不純物濃度を局部的に補うものである。
しかしながらこの方法では第1層のバナジウムがバリア
となり、アンチモンがn型基板に拡散されない場合があ
るため、バナジウムの膜厚を薄くする必要があり、管理
が煩雑であった。またバナジウムの膜厚が薄くなると接
合強度が低くなるという欠点もあった。
In this method, antimony of the second layer of gold antimony alloy is thermally diffused into the silicon substrate through the vanadium layer to locally supplement the back surface impurity concentration.
However, in this method, vanadium in the first layer serves as a barrier, and antimony may not be diffused into the n-type substrate. Therefore, it is necessary to reduce the film thickness of vanadium, and management is complicated. There is also a drawback that the bonding strength decreases as the vanadium film thickness decreases.

【0009】一方半導体基板がp型の場合は、不純物濃
度が通常5×1019atoms/cm3 程度とn型に比べ一桁以
上濃度が高く、バナジウムとの接触電位差の影響は無視
でき、かかる不具合は発生しない。
On the other hand, when the semiconductor substrate is p-type, the impurity concentration is usually about 5 × 10 19 atoms / cm 3, which is higher than that of n-type by one digit or more, and the influence of the contact potential difference with vanadium is negligible. No trouble will occur.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記のようにn型シリ
コン基板を用いた半導体チップの裏面処理が、接合層と
してバナジウムを用いたものでは、半導体チップの裏面
における接触抵抗が大きくなる場合があった。
When the back surface treatment of the semiconductor chip using the n-type silicon substrate uses vanadium as the bonding layer as described above, the contact resistance on the back surface of the semiconductor chip may increase. It was

【0011】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、接合強度が強くかつ接触抵抗が低い裏面電極を有す
る半導体チップと、これを用いた半導体装置の製造方法
を提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor chip having a back surface electrode having high bonding strength and low contact resistance, and a method of manufacturing a semiconductor device using the same. .

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明の半導体チップでは、n型のシリコン基板と、
このシリコン基板の1主面に形成されたバナジウムと第
V族金属とからなる合金層と、この合金層の上に形成さ
れたニッケル層と、このニッケル層の上に形成された金
層とを有することを特徴としている。
In order to solve the above problems, a semiconductor chip according to the present invention comprises an n-type silicon substrate,
An alloy layer made of vanadium and a group V metal formed on one main surface of the silicon substrate; a nickel layer formed on the alloy layer; and a gold layer formed on the nickel layer. It is characterized by having.

【0013】前記ニッケル層と、前記金層との間に、さ
らにろう材として金ゲルマニウム合金層を具備させても
よい。また前記第V族の金属としてはアンチモンが望ま
しく、他にヒ素、燐等も使用できる。
A gold germanium alloy layer may be further provided as a brazing material between the nickel layer and the gold layer. Further, antimony is preferable as the group V metal, and arsenic, phosphorus and the like can also be used.

【0014】また本発明の半導体装置の製造方法は、n
型のシリコン基板と、このシリコン基板の1主面に形成
されたバナジウムと第V族金属とからなる合金層と、こ
の合金層の上に形成されたニッケル層と、このニッケル
層の上に形成された金層とからなる積層電極を具備する
半導体チップを形成する工程と、前記半導体チップの積
層電極をろう材を介して外囲器部品のダイパッドに加熱
融着させる工程とを具備することを特徴としている。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is provided with n
Type silicon substrate, an alloy layer made of vanadium and a Group V metal formed on one main surface of the silicon substrate, a nickel layer formed on the alloy layer, and formed on the nickel layer A step of forming a semiconductor chip having a laminated electrode composed of the formed gold layer, and a step of heat-fusing the laminated electrode of the semiconductor chip to a die pad of an envelope part via a brazing material. It has a feature.

【0015】また本発明の他の半導体装置の製造方法
は、n型のシリコン基板と、このシリコン基板の1主面
に形成されたバナジウムと第V族金属とからなる合金層
と、この合金層の上に形成されたニッケル層と、このニ
ッケル層の上に形成された金ゲルマニウム合金層と、こ
の金ゲルマニウム合金層の上に形成された金層とからな
る積層電極とを具備する半導体チップを形成する工程
と、前記半導体チップの積層電極を外囲器部品のダイパ
ッドに加熱融着させる工程とを具備することを特徴とし
ている。
Another method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is an n-type silicon substrate, an alloy layer made of vanadium and a Group V metal formed on one main surface of the silicon substrate, and the alloy layer. A semiconductor chip comprising a nickel layer formed on the above, a gold germanium alloy layer formed on the nickel layer, and a laminated electrode including a gold layer formed on the gold germanium alloy layer. It is characterized by including a step of forming and a step of heating and melting the laminated electrode of the semiconductor chip to a die pad of an envelope part.

【0016】[0016]

【作用】本発明ではシリコン基板裏面の第1層に設けら
れるシリコンと接合力の強いバナジウムの金属層に、ア
ンチモン等の第V族の原子を加えた合金層を使用してい
るので、ダイマウント時の加熱で前記アンチモン等がシ
リコン基板中に拡散し、シリコン基板裏面での不純物濃
度が1×1019atoms/cm3 以上となり、接触抵抗を下げ
ることができる。シリコン基板と直接接するバナジウム
の金属層にアンチモン等を含有させているので、アンチ
モン等を容易にシリコン基板中に拡散させることができ
る。
In the present invention, since the alloy layer in which the group V atom such as antimony is added to the metal layer of vanadium having a strong bonding force with silicon provided in the first layer on the back surface of the silicon substrate is used, the die mount is performed. The antimony or the like diffuses into the silicon substrate by the heating at that time, and the impurity concentration on the back surface of the silicon substrate becomes 1 × 10 19 atoms / cm 3 or more, and the contact resistance can be reduced. Since antimony or the like is contained in the metal layer of vanadium which is in direct contact with the silicon substrate, antimony or the like can be easily diffused into the silicon substrate.

【0017】[0017]

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図1には本発明の第1の実施例に係るnpnトラン
ジスタチップの断面図が示されている。n型のシリコン
基板11はコレクタを構成しており、この表面領域にベ
ース12、エミッタ13が形成されている。前記シリコ
ン基板11の表面は絶縁膜14で覆われているが、ベー
ス12、エミッタ13の電極取出部で絶縁膜14は開口
され、それぞれベース電極15、エミッタ電極16が形
成されている。
Embodiments will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of an npn transistor chip according to the first embodiment of the present invention. The n-type silicon substrate 11 constitutes a collector, and the base 12 and the emitter 13 are formed in this surface region. The surface of the silicon substrate 11 is covered with an insulating film 14, but the insulating film 14 is opened at the electrode extraction portions of the base 12 and the emitter 13 to form a base electrode 15 and an emitter electrode 16, respectively.

【0018】一方シリコン基板11の裏面には、まず第
1層としてバナジウム(V)と第5族の金属であるアン
チモン(Sb)との合金であるバナジウムアンチモン
(VSb)層17が10〜200nmスパッタリング等
の方法で形成されている。この場合アンチモンの含有量
は許容される接触抵抗の上限によって決まり、通常1〜
30重量%であり、望ましくは5〜20%である。アン
チモンの含有量が30%を越えると融点が高くなり、シ
リコン中への拡散が起こりにくくなる。またバナジウム
アンチモン層17の膜厚は10μm以下ではアンチモン
の添加効果が少なく、200μm以上ではバナジウムア
ンチモン層17の直列抵抗が大きくなりすぎる。膜厚は
50〜100nmにするのが望ましい。
On the other hand, on the back surface of the silicon substrate 11, a vanadium antimony (VSb) layer 17 which is an alloy of vanadium (V) and antimony (Sb) which is a metal of Group 5 is sputtered as a first layer for 10 to 200 nm. And the like. In this case, the content of antimony is determined by the upper limit of the allowable contact resistance and is usually 1 to
It is 30% by weight, preferably 5 to 20%. If the content of antimony exceeds 30%, the melting point becomes high and diffusion into silicon becomes difficult. If the thickness of the vanadium antimony layer 17 is 10 μm or less, the antimony addition effect is small, and if it is 200 μm or more, the series resistance of the vanadium antimony layer 17 becomes too large. The film thickness is preferably 50-100 nm.

【0019】さらに第2層としてニッケル(Ni)層1
8が100〜1000nmの膜厚で蒸着されている。さ
らに第3層として金(Au)層19が50〜300nm
の膜厚で蒸着されている。
Further, as a second layer, a nickel (Ni) layer 1
8 is vapor-deposited with a film thickness of 100 to 1000 nm. Further, a gold (Au) layer 19 as the third layer has a thickness of 50 to 300 nm.
It is vapor-deposited with a film thickness of.

【0020】このように構成されたトランジスタチップ
は、特性検査後、個々のチップに切り離されリードフレ
ームやメタルパッケージ、回路基板等の外囲器部品のダ
イパッドに半田付け法でマウントされる。例えば400
℃の還元雰囲気中でダイパッドの上で溶融中の高温半田
(Pb,Sn.Cu,Pの合金で融点310℃)の上に
前記トランジスタチップをマウントし、約4〜5秒後に
冷却ゾーンに移載することによりマウントが行われる。
この間予熱、除冷工程を含めて350℃以上の温度にお
ける滞留時間は約7〜8秒である。
After the characteristic inspection, the transistor chip thus constructed is cut into individual chips and mounted on a die pad of an enclosure component such as a lead frame, a metal package, or a circuit board by a soldering method. Eg 400
The transistor chip was mounted on high-temperature solder (Pb, Sn.Cu, P alloy with a melting point of 310 ° C.) that was melting on the die pad in a reducing atmosphere at 0 ° C., and transferred to the cooling zone after about 4 to 5 seconds. Mounting is done by mounting.
During this period, the residence time at a temperature of 350 ° C. or higher including the preheating and cooling steps is about 7 to 8 seconds.

【0021】図2はこのマウント直前の状態を断面的に
表した模式図で、半導体チップ30の下面には、前述の
工程で作製された積層体の裏面電極31(図1の番号1
7、18、19に相当)が形成されている。図示しない
加熱ステージの上に載置された外囲器部品32のダイパ
ッド33の上には半田箔34が載置され、加熱ステージ
からの熱で溶融状態になっている。この半田箔34の上
に半導体チップ30の裏面電極31が位置合わせされて
圧着される。その後冷却ゾーンに移載されることにより
半田マウントが完了する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the state immediately before this mounting. On the lower surface of the semiconductor chip 30, the back surface electrode 31 (number 1 in FIG.
(Corresponding to 7, 18, and 19) are formed. A solder foil 34 is placed on the die pad 33 of the envelope part 32 placed on a heating stage (not shown) and is in a molten state by the heat from the heating stage. The back surface electrode 31 of the semiconductor chip 30 is aligned and pressure-bonded onto the solder foil 34. After that, the solder mounting is completed by transferring to the cooling zone.

【0022】上記のマウント工程での加熱で、バナジウ
ムアンチモン層17のアンチモンがシリコン基板11の
裏面に拡散される。これによりシリコン基板11の裏面
の不純物濃度が1×1019atoms/cm3 以上となり、シリ
コン基板11とバナジウムアンチモン層17との接触抵
抗を低く抑えることができる。
The antimony of the vanadium antimony layer 17 is diffused to the back surface of the silicon substrate 11 by the heating in the above mounting step. As a result, the impurity concentration on the back surface of the silicon substrate 11 becomes 1 × 10 19 atoms / cm 3 or more, and the contact resistance between the silicon substrate 11 and the vanadium antimony layer 17 can be suppressed low.

【0023】なお上記実施例では半田として高温半田を
使用したが、本発明は高温半田に限定されるものではな
く、作業温度が250℃以上の半田(通常融点+20℃
以上の温度が作業温度に選ばれる)であればよい。
Although high-temperature solder was used as the solder in the above embodiment, the present invention is not limited to high-temperature solder, and solder having a working temperature of 250 ° C. or higher (usually melting point + 20 ° C.)
The above temperature is selected as the working temperature).

【0024】次に本発明の効果を従来技術と比較して、
トランジスタのコレクタ−ベース間順方向降下電圧(V
CBF )で示す。図3は3種類のサンプルに対し、1Aの
電流を流した時の、VCBF の分布を示したグラフであ
る。(a)は裏面処理の第1層にバナジウム、第2層に
ニッケル、第3層に金を形成した従来技術による第1の
比較例であり、(b)は同じく第1層にバナジウム、第
2層に金アンチモン、第3層にニッケル、第4層に金を
形成した4層構造の第2の比較例である。(c)は本実
施例のサンプルであり、以上3種のサンプルを各10個
づつVCBF を測定し、それぞれをx印で表して度数分布
としている。本実施例のサンプルは上記の実施例におい
て、アンチモンの含有量20%、バナジウムアンチモン
層17の膜厚を75μm、400℃ 4〜5秒の半田マ
ウント(350℃以上の温度における滞留時間は7〜8
秒)を行ったものである。この図から明かなように、比
較例に比べて本実施例の方法はVCBF で0.1〜0.4
V低くなり、加えてばらつきも少なくなっている。
Next, the effects of the present invention will be compared with the prior art,
Forward voltage drop (V between collector-base of transistor)
CBF). FIG. 3 is a graph showing the distribution of VCBF when a current of 1 A is applied to three types of samples. (A) is a first comparative example according to the prior art in which vanadium is formed on the first layer, nickel is formed on the second layer, and gold is formed on the third layer, and (b) is vanadium on the first layer and It is a second comparative example of a four-layer structure in which gold antimony is formed in two layers, nickel is formed in the third layer, and gold is formed in the fourth layer. (C) is the sample of the present embodiment, and the VCBF was measured for each of the above three kinds of samples, and each of them was represented by an x mark to form a frequency distribution. The sample of this example is the same as the above example except that the antimony content is 20%, the thickness of the vanadium antimony layer 17 is 75 μm, the solder mount is 400 ° C. for 4 to 5 seconds (the residence time at a temperature of 350 ° C. or higher is 7 to 8
Seconds). As is clear from this figure, the method of this example has a VCBF of 0.1 to 0.4 as compared with the comparative example.
V is low, and in addition, variations are small.

【0025】次に本発明の第2の実施例を説明する。図
4には本発明の第2の実施例に係るnpnトランジスタ
チップの断面図が示されている。図1と同一部分には同
一番号を付して説明を省略する。シリコン基板11の裏
面には、まず第1層としてバナジウム(V)と第5族の
金属であるアンチモン(Sb)との合金であるバナジウ
ムアンチモン(VSb)層17が10〜200nmスパ
ッタリング等の方法で形成されている。さらに第2層と
してニッケル(Ni)層18が100〜1000nmの
膜厚で蒸着されている。さらにこの上に金ゲルマニウム
(AuGe)合金層20(Ge含有量5〜20%)がろ
う材として1〜2μm蒸着されている。さらにその上に
第4層として金(Au)層21が前記金ゲルマニウム層
20の酸化防止膜として約100nmの膜厚で蒸着され
ている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 shows a sectional view of an npn transistor chip according to the second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. On the back surface of the silicon substrate 11, first, a vanadium antimony (VSb) layer 17 which is an alloy of vanadium (V) and antimony (Sb) which is a group 5 metal is used as a first layer by a method such as 10 to 200 nm sputtering. Has been formed. Further, as the second layer, a nickel (Ni) layer 18 is vapor-deposited with a film thickness of 100 to 1000 nm. Further, a gold germanium (AuGe) alloy layer 20 (Ge content 5 to 20%) is vapor-deposited thereon in a thickness of 1 to 2 μm as a brazing material. Further, a gold (Au) layer 21 as a fourth layer is vapor-deposited thereon as an antioxidant film of the gold germanium layer 20 with a film thickness of about 100 nm.

【0026】このように構成されたトランジスタチップ
は、特性検査後個々のチップに切断された後に、外囲器
部品のダイパッドにろう付け法でマウントされる。例え
ば380℃の還元雰囲気中で金めっきされたダイパッド
の上に前記トランジスタチップをマウントし、約1秒ス
クラブ後に低温ゾーンに移載することによりマウントが
行われる。このとき予熱、除冷工程を含めて350℃以
上の温度における滞留時間は約5〜6秒である。
The transistor chip thus constructed is cut into individual chips after characteristic inspection, and then mounted on a die pad of an envelope part by a brazing method. For example, the transistor chip is mounted on a gold-plated die pad in a reducing atmosphere at 380 ° C., scrubbed for about 1 second, and then transferred to a low temperature zone for mounting. At this time, the residence time at a temperature of 350 ° C. or higher including the preheating and cooling steps is about 5 to 6 seconds.

【0027】図5はこのマウント直前の状態を断面的に
表した模式図で、半導体チップ40の下面には、前述の
工程で作製された積層体の裏面電極41(図4の番号1
7、18、20、21に相当)が形成されている。図示
しない加熱ステージの上に載置された外囲器部品42の
ダイパッド43は金めっきされており、このダイパッド
43の上に半導体チップ40の裏面電極41が位置合わ
せされて圧着揺動(スクラブ)される。このとき裏面電
極41に含まれる前述の金ゲルマニウム(図3の番号2
0)がダイパッド43の金めっきと融合しろう付けされ
る。その後冷却ゾーンに移載されることによりろう付け
マウントが完了する。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the state immediately before this mounting. On the lower surface of the semiconductor chip 40, the back surface electrode 41 (number 1 in FIG.
(Corresponding to 7, 18, 20, and 21) are formed. The die pad 43 of the envelope part 42 placed on a heating stage (not shown) is plated with gold, and the back surface electrode 41 of the semiconductor chip 40 is aligned on the die pad 43 and pressure-bonded swing (scrub). To be done. At this time, the aforementioned gold germanium contained in the back surface electrode 41 (No. 2 in FIG. 3).
0) is fused and brazed with the gold plating of the die pad 43. After that, the brazing mount is completed by transferring to the cooling zone.

【0028】上記のマウント工程の加熱で、バナジウム
アンチモン層17のアンチモンがシリコン基板11の裏
面に拡散される。これによりシリコン基板11の裏面の
不純物濃度が1×1019atoms/cm3 以上となり、シリコ
ン基板11とバナジウムアンチモン層17との接触抵抗
を低く抑えることができる。
By the heating in the above mounting step, antimony of the vanadium antimony layer 17 is diffused to the back surface of the silicon substrate 11. As a result, the impurity concentration on the back surface of the silicon substrate 11 becomes 1 × 10 19 atoms / cm 3 or more, and the contact resistance between the silicon substrate 11 and the vanadium antimony layer 17 can be suppressed low.

【0029】以上本発明を実施例に基づき説明したが、
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、発明の
主旨を逸脱しない範囲で種々の変形を採り得ることはい
うまでもない。例えば第V族の金属として上記実施例で
述べたアンチモンの他に、ヒ素(As)や燐(P)等を
使用することもできる。
The present invention has been described above based on the embodiments.
It is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, as the Group V metal, arsenic (As), phosphorus (P), or the like can be used in addition to the antimony described in the above embodiment.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体チ
ップの裏面電極はn型シリコン基板に対しバナジウムと
第V族の金属の合金を第1層として形成しているので、
形成後の加熱工程(ダイマウント工程)で第V族の金属
がn型シリコン基板中に拡散し、その接触界面の接触抵
抗を下げる。またバナジウムとシリコン基板は強固な接
着面を形成するので、機械的な強度が強く電気的にも接
触抵抗(コレクタ直列抵抗)の小さい半導体装置を得る
ことができる。
As described above, since the back surface electrode of the semiconductor chip of the present invention is formed of the alloy of vanadium and the metal of the group V as the first layer on the n-type silicon substrate,
In the heating step (die mounting step) after the formation, the group V metal diffuses into the n-type silicon substrate, lowering the contact resistance at the contact interface. Further, since vanadium and the silicon substrate form a strong adhesive surface, it is possible to obtain a semiconductor device having high mechanical strength and low electrical contact resistance (collector series resistance).

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例に係る半導体チップの断
面図。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor chip according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例に係る半導体チップのマ
ウント工程を断面的に表した模式図。
FIG. 2 is a schematic view showing a cross-sectional view of a semiconductor chip mounting process according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例に係る半導体装置のVCB
F(at 1A)分布を従来技術と比較したグラフで、(a)は
第1の比較例の分布、(b)は第2の比較例の分布、
(c)は第1の実施例の分布をそれぞれ表す。
FIG. 3 is a circuit diagram of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention;
In the graph which compared F (at 1A) distribution with the prior art, (a) is the distribution of the first comparative example, (b) is the distribution of the second comparative example,
(C) represents the distribution of the first embodiment.

【図4】本発明の第2の実施例に係る半導体チップの断
面図。
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor chip according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例に係る半導体チップのマ
ウント工程を断面的に表した模式図。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a mounting process of a semiconductor chip according to a second embodiment of the present invention.

【図6】従来技術の半導体チップの断面図。FIG. 6 is a sectional view of a conventional semiconductor chip.

【符号の説明】 11…シリコン基板(コレクタ)、12…ベース、13
…エミッタ、14…絶縁膜、15…ベース電極、16…
エミッタ電極、17…バナジウムアンチモン層、18…
ニッケル層、19…金層
[Explanation of Codes] 11 ... Silicon substrate (collector), 12 ... Base, 13
... Emitter, 14 ... Insulating film, 15 ... Base electrode, 16 ...
Emitter electrode, 17 ... Vanadium antimony layer, 18 ...
Nickel layer, 19 ... Gold layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/41 H01L 29/44 B ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 29/41 H01L 29/44 B

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 n型のシリコン基板と、 このシリコン基板の1主面に形成されたバナジウムと第
V族金属とからなる合金層と、 この合金層の上に形成されたニッケル層と、 このニッケル層の上に形成された金層と、を具備するこ
とを特徴とする半導体チップ。
1. An n-type silicon substrate, an alloy layer made of vanadium and a group V metal formed on one main surface of the silicon substrate, a nickel layer formed on the alloy layer, And a gold layer formed on the nickel layer.
【請求項2】 前記ニッケル層と、前記金層との間に、
さらに金ゲルマニウム合金層を具備することを特徴とす
る請求項1記載の半導体チップ。
2. Between the nickel layer and the gold layer,
The semiconductor chip according to claim 1, further comprising a gold germanium alloy layer.
【請求項3】 前記第V族金属がアンチモンであること
を特徴とする請求項1または2記載の半導体チップ。
3. The semiconductor chip according to claim 1, wherein the Group V metal is antimony.
【請求項4】 n型のシリコン基板と、このシリコン基
板の1主面に形成されたバナジウムと第V族金属とから
なる合金層と、この合金層の上に形成されたニッケル層
と、このニッケル層の上に形成された金層とからなる積
層電極とを具備する半導体チップを形成する工程と、 前記半導体チップの前記積層電極をろう材を介して外囲
器部品のダイパッドに加熱融着させる工程と、を具備す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. An n-type silicon substrate, an alloy layer composed of vanadium and a Group V metal formed on one main surface of the silicon substrate, a nickel layer formed on the alloy layer, and A step of forming a semiconductor chip having a laminated electrode formed of a gold layer formed on a nickel layer, and heat-fusing the laminated electrode of the semiconductor chip to a die pad of an envelope part via a brazing material. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項5】 n型のシリコン基板と、このシリコン基
板の1主面に形成されたバナジウムと第V族金属とから
なる合金層と、この合金層の上に形成されたニッケル層
と、このニッケル層の上に形成された金ゲルマニウム合
金層と、この金ゲルマニウム合金層の上に形成された金
層とからなる積層電極を具備する半導体チップを形成す
る工程と、 前記半導体チップの前記積層電極を外囲器部品のダイパ
ッドに加熱融着させる工程と、を具備することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
5. An n-type silicon substrate, an alloy layer composed of vanadium and a Group V metal formed on one main surface of the silicon substrate, a nickel layer formed on the alloy layer, and A step of forming a semiconductor chip comprising a gold germanium alloy layer formed on a nickel layer and a gold electrode formed on the gold germanium alloy layer, and the stacked electrode of the semiconductor chip And a step of heat-sealing the die pad of the envelope part to the semiconductor device.
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