[其他]半導(dǎo)體器件

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85109419
• 申請日: 1985-12-27
• 公開（公告）號: CN85109419B
• 公開（公告）日: 1988-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 竹村百子;稻葉道彥;鐵矢俊夫;小林三男
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H01L21/58
• 分類號: H01L21/58;H01L23/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利代理部
• 代理人: 趙越

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，特別是涉及把半導(dǎo)體芯片固定到如引線架那樣的基座上的連結(jié)層的改進。

正如通常知道那樣，當(dāng)把半導(dǎo)體元件芯片固定到引線架或類似物上時，預(yù)先在芯片的底部表面淀積一層釩（V），然后在其上再淀積一層鎳（Ni），之后用金-鍺合金做的焊接材料把鎳層和引線架相互連結(jié)在一起（日本專利公開號NO.55-19805和NO.55-19806中公開）。

然而，該結(jié)構(gòu)有如下缺點。首先，當(dāng)片子焊接到引線架上時，假如它被加熱到320℃或更高，鎳層和芯片中所含有的硅起反應(yīng)，而很容易形成硅化鎳。雖然釩層被插置在鎳層和元件芯片之間，但元件芯片的底表面是不平的，正常時粗糙程度要達(dá)幾個μ的量級，以致需要改善有關(guān)連結(jié)層的結(jié)合性能。除此，釩層的厚度是變化的，當(dāng)加熱時，鎳是很容易擴散到元件芯片的底表面。硅化鎳本身是脆的，當(dāng)其在形成過程中由于密度的變化而經(jīng)受相當(dāng)大的體積變化。因此，形成大量的微孔，引起可靠性的退化。例如接觸不良，起皮，脫落及類似情況。第二，當(dāng)使用半導(dǎo)體器件時，比如在高濕度氣氛中使用時，在鎳層和金-鍺合金層之間形成局部晶胞，結(jié)果，半導(dǎo)體器件的電學(xué)特性退化或芯片可能從基座上脫開。第三，因為焊接材料包含的主要成份是金，這很貴而且增加了半導(dǎo)體器件的成本。

同時，另一種已知的結(jié)構(gòu)是在半導(dǎo)體元件芯片的底表面淀積一層釩，在芯層上再淀積一層鎳，再用錫-銅（Sn-Cu）做的焊接材料把鎳層連接到引線架上（日本專利公開號NO.59-193036中公開）。

按此種結(jié)構(gòu)不會形成上面提及的局部晶胞，其成本比前一種器件低。然而，在焊接中由于銅擴散到半導(dǎo)體元件芯片中，電學(xué)特性例如npn晶體管的V_CE（集電極-發(fā)射極電壓）的飽和值會退化，認(rèn)為是由下列事實所致，即不管銅在鎳中的擴散系數(shù)多么小，但在接近400℃時，會發(fā)生鎳和銅的相互擴散，因而鎳層不能作為隔離銅擴散有效阻擋阻。通常地，鎳層曾被認(rèn)為是銅擴散的阻擋阻。然而，人們發(fā)現(xiàn)，實際上鎳層并不能有效地作為阻擋阻。為改善連結(jié)性能，在上面的結(jié)構(gòu)中，在鎳層和元件芯片之間插置一層釩層，其厚度約為200到1000，但是作為隔離銅擴散的阻擋層仍是不夠的。

本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體器件，該器件是通過連結(jié)層把半導(dǎo)體芯片固定到象引線架一類的基座上的。其中連結(jié)層的不良接觸或脫落是不易發(fā)生的。可降低連結(jié)層的成本，而半導(dǎo)體元件的電學(xué)特性不會由于連結(jié)層而有不利的影響。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種半導(dǎo)體器件，在器件中半導(dǎo)體芯片是通過由錫-銅合金組成的焊接金屬層固定到基座上，其中第一層金屬層是插置于焊接材料層和半導(dǎo)體芯片之間的，而第一層金屬層是由鈦、鉻、釩、鋯和鈮所組成的組中選取的一種金屬或至少含有不少于75原子%的一種上述金屬的一種合金構(gòu)成的，其厚度在2000和3μm范圍內(nèi)。

此外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種半導(dǎo)體器件，其中第二金屬層是由鎳和鈷所組成的組中選取的一種金屬或至少含有不少于75原子%的一種上述金屬的一種合金構(gòu)成的，其厚度是小于第一金屬層。第二金屬層是插置于第一金屬層和焊接材料層之間的。

圖1是表示半導(dǎo)體芯片連結(jié)到引線架狀況的透視圖。

圖2是表示根據(jù)本發(fā)明實施方案半導(dǎo)體器件的一種布置的剖面圖。

圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方案的半導(dǎo)體器件的布置的剖面圖。

圖4是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件特性的曲線圖。

圖5和圖6是表示根據(jù)本發(fā)明又一種實施方案一種布置的剖面圖;以及

圖7是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體器件電學(xué)特性與先有技術(shù)器件特性的比較圖。

本發(fā)明的實施方案將參照附圖來描述。

圖1表示了一半導(dǎo)體芯片比如連結(jié)到引線架上的狀況。參看圖1，參考數(shù)字1代表一個半導(dǎo)體芯片以及2a，2b和2c;是引線架。芯片1通過連結(jié)線3連結(jié)到引線架2b和2c。

如圖2所示，第一金屬層4淀積在芯片1的后表面，在其上再淀積一層焊接金屬層5。片子1通過層5安置并固定在引線架2a上。

對于第一金屬層，所用的金屬是由鈦（Ti）、鉻（Cr）、（釩V）、鋯（Zr）和鈮（Nb）所組成的組中選取的一種金屬或至少含有不少于75原子%的一種上述金屬的一種合金構(gòu)成的。層4的厚度可設(shè)在2000到3μm，最好為2300到1μm。當(dāng)層4的厚度低于2000時，防止銅（Cu）在焊接金屬中擴散的效果可能變得不充分。如果將層4的厚度設(shè)定到大于3μm，雖然不會有問題，但是從制備時間和成本的觀點看又是不利的。