專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置，特別涉及在引線框架上載置半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體裝置。
背景技術(shù)：
在具有多個(gè)IC芯片等半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體裝置中，例如如圖6所示，IC芯片IlOA 通過導(dǎo)電膏140貼裝在由銅等金屬構(gòu)成的引線框架的島部150上。例如，專利文獻(xiàn)1，2公開了在引線框架上載置半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體裝置。專利文獻(xiàn)1 (日本)特開2010-80914號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 (日本)特開2006-3M79號(hào)公報(bào)但是，如圖6所示，根據(jù)半導(dǎo)體裝置的使用目不同，電涌(振幅的上升沿大的脈沖狀的過電壓)容易從配置在IC芯片IlOA表面上的焊盤電極111施加。例如，在半導(dǎo)體裝置是控制車載火花塞的點(diǎn)火器的情況下，由其周圍的電機(jī)等其他車載設(shè)備產(chǎn)生的噪聲引起容易施加大電涌。根據(jù)電涌的大小，從焊盤電極111流到半導(dǎo)體基板110中的電涌電流，有時(shí)到達(dá)半導(dǎo)體基板110的背面引起絕緣破壞。此時(shí)產(chǎn)生的熱量引起在半導(dǎo)體基板110上生成裂紋， 有時(shí)導(dǎo)致使點(diǎn)火器發(fā)生故障。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明謀求提高將半導(dǎo)體芯片載置在引線框架上的半導(dǎo)體裝置的耐電涌性能。本發(fā)明提供在引線框架的島部上貼裝半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體芯片具有由第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板、配置在所述半導(dǎo)體基板的表面上的第二導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層及配置在所述第一半導(dǎo)體層的表面上的第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層構(gòu)成的寄生雙極晶體管，形成在所述第二半導(dǎo)體層的表面上的焊盤電極，以及與所述半導(dǎo)體基板的背面直接接觸并覆蓋該背面的金屬薄膜，將導(dǎo)電膏配置在所述金屬薄膜和所述島部之間。根據(jù)本發(fā)明，在將半導(dǎo)體芯片載置于金屬引線框架上的半導(dǎo)體裝置中，能夠提高耐電涌性能。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置及其周邊電路的電路圖。圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的示意結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。圖4是表示圖3所示半導(dǎo)體裝置的金屬薄膜的層疊結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖5是比較例的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。圖6是表示現(xiàn)有例的半導(dǎo)體裝置的剖面圖。
附圖標(biāo)記說明1-點(diǎn)火器；2-火花塞；3A- —次線圈；3B- 二次線圈；4-芯片電容器；10A-IC芯片；10B-IGBT芯片；10-半導(dǎo)體基板；11-埋層；12-外延層；13-半導(dǎo)體層；14-元件分離層；15-絕緣層；16-焊盤電極；17，18-配線；30-鉻層；33-銅層；34-金層；40-導(dǎo)電膏；50， 60-引線框架；51，61-島部；71-接合線；72-引線端子。
具體實(shí)施例方式下面，參照

本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置。圖1是表示該半導(dǎo)體裝置及其周邊電路的示意結(jié)構(gòu)的電路圖。該半導(dǎo)體裝置是容易被施加電涌(例如，振幅的上升沿大的脈沖狀的過電壓)的半導(dǎo)體裝置，例如是車載用的點(diǎn)火器1。圖2是表示圖1的點(diǎn)火器 1的示意結(jié)構(gòu)的俯視圖。如圖1所示，點(diǎn)火器1的功能在于控制車載發(fā)動(dòng)機(jī)的火花塞2的點(diǎn)火，具有多個(gè)半導(dǎo)體芯片，例如作為控制電路形成的IC芯片IOA和開關(guān)元件即IGBT芯片10B。點(diǎn)火器1通過IC芯片控制IGBT芯片IOB的開關(guān)動(dòng)作，并且，通過IGBT芯片IOB切斷自電源流到點(diǎn)火線圈的一次線圈3A來產(chǎn)生自感應(yīng)，在點(diǎn)火線圈的二次線圈;3B上產(chǎn)生高電壓。通過使該高電壓施加在火花塞2來進(jìn)行點(diǎn)火。在車載的點(diǎn)火器1中，自車載電機(jī)等其他設(shè)備產(chǎn)生的噪聲所引起的大的電涌，容易經(jīng)由電源端子Tl及配線施加在IC芯片IOA上。特別是，電涌伴隨汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的停止而產(chǎn)生。例如如圖2所示，構(gòu)成點(diǎn)火器1的IC芯片IOA和IGBT芯片IOB分別貼裝在由銅等金屬構(gòu)成的引線框架50，60的各島部51，61上，根據(jù)需要使用未圖示的樹脂進(jìn)行封裝。需要說明的是，在圖例中，IC芯片IOA和IGBT芯片IOB通過接合線71與引線端子72連接。 多個(gè)弓I線端子72中的一個(gè)弓丨線端子形成例如與電源連接的電源端子Tl。而且，在兩個(gè)島部 51，61之間配置連接兩個(gè)島部51，61的芯片電容器4。下面，通過

貼裝在引線框架50的島部51上的IC芯片IOA0圖3是表示點(diǎn)火器1中的IC芯片IOA的剖面圖。需要說明的是，在圖3中簡(jiǎn)化表示了在點(diǎn)火器1形成的保護(hù)電阻層的形成區(qū)域及其附近，并且省略了其他結(jié)構(gòu)要素例如晶體管的形成區(qū)域的圖示。而且，圖4是表示圖3所示的金屬薄膜30的層疊結(jié)構(gòu)的放大剖面圖。如圖3所示，IC芯片IOA由作為P型硅基板的半導(dǎo)體基板10構(gòu)成。在半導(dǎo)體基板10的表面上配置N型埋層11，在N型埋層11的上層配置N型外延層12。在外延層12 表面的一部上配置P型半導(dǎo)體層13。需要說明的是，在圖例中，埋層11的兩端延伸到IC芯片IOA的表面。在該埋層11的兩端的外側(cè)存在外延層12，在該外延層12的外側(cè)配置與半導(dǎo)體基板10的表面連接的P型元件分離層14。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體層13作為點(diǎn)火器1的保護(hù)電阻層來使用，該半導(dǎo)體層13通過規(guī)定阻值R弱化電涌電流。在該情況下，半導(dǎo)體層13表面的一端通過絕緣膜15的開口部與焊盤電極16連接。焊盤電極16通過與圖1的電源端子1連接的接合線71與電源連接。半導(dǎo)體層13的另一端通過絕緣膜15的開口部與配線17連接。配線17與未圖示的其他元件連接。而且，在元件分離層14上通過絕緣膜15的開口部連接接地的配線18。在IC芯片IOA的背面?zhèn)?，配置與半導(dǎo)體基板10的背面直接接觸并覆蓋該背面的金屬薄膜30。金屬薄膜30優(yōu)選全面覆蓋半導(dǎo)體基板10的背面。在金屬薄膜30和島部51 之間配置由導(dǎo)電粒子和樹脂構(gòu)成的導(dǎo)電膏40。導(dǎo)電膏40不僅與金屬薄膜30直接接觸，而且與接地的島部51直接接觸。導(dǎo)電膏40優(yōu)選含有作為導(dǎo)電粒子的銀粒子的銀膏。與使用其他材料例如無鉛焊料的貼裝相比，使用銀膏的貼裝的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠降低接合時(shí)的加工溫度，并且能夠抑制制造成本。需要說明的是，在IC芯片的制造工序中，在半導(dǎo)體基板10的背面上，經(jīng)過例如背磨后形成作為硅基板的半導(dǎo)體基板10氧化而自然形成的酸化膜即自然氧化膜(未圖示)。 在通過例如等離子蝕刻處理去除該自然氧化膜后不久，通過例如蒸鍍法，在半導(dǎo)體基板10 的背面上形成金屬薄膜30。由此，半導(dǎo)體基板10的背面和金屬薄膜30不經(jīng)由自然氧化膜而直接接觸，從而電流能夠從半導(dǎo)體基板10穩(wěn)定地流向島部51。如圖4所示，金屬薄膜30是從IC芯片IOA的背面即半導(dǎo)體基板10的背面?zhèn)乳_始依次層疊與半導(dǎo)體基板10的背面直接接觸而形成的鋁層31、鉻層32、筒層33、金層34而構(gòu)成的。鋁層31使金屬薄膜30與半導(dǎo)體基板10的接觸良好，鉻層32防止鋁層31和銅層33 的相互反應(yīng)，銅層33降低金屬薄膜30整體的電阻，金層34防止銅層33的表面氧化。金層 34與含有導(dǎo)電粒子41 (優(yōu)選銀粒子)和樹脂42的導(dǎo)電膏40直接接觸。該金屬薄膜30的整體膜厚例如約為0. 5 1. 5 μ m。由圖3的剖面結(jié)構(gòu)可見，在該IC芯片IOA上形成PNP雙極晶體管即寄生晶體管 Trp，在該P(yáng)NP雙極晶體管中，將P型半導(dǎo)體基板10作為集電極，將N型埋層11及外延層12 作為基極，將P型半導(dǎo)體層13作為發(fā)射極。然后，當(dāng)經(jīng)由接合線71和焊盤電極16施加在半導(dǎo)體層13上的電涌的電位大到可擊穿寄生晶體管Trp的程度時(shí)，電涌電流從半導(dǎo)體層13通過寄生晶體管Trp流經(jīng)P型半導(dǎo)體基板10。該電涌電流通過P型元件分離層14流入接地的配線18(即，第一通路)，并且從半導(dǎo)體基板10的背面通過金屬薄膜30流入接地的島部51 (即，第二通路)。需要說明的是，當(dāng)所述電涌施加在半導(dǎo)體層13上也不擊穿寄生晶體管Trp時(shí)，電涌電流不流入半導(dǎo)體基板10，而在作為保護(hù)電阻層的半導(dǎo)體層13的阻值R的作用下被弱化后流入配線17。在此，作為針對(duì)所述IC芯片IOA結(jié)構(gòu)的比較例，也考慮在半導(dǎo)體基板10的背面上不形成金屬薄膜30。如圖5的剖面圖所示，此時(shí)保持在半導(dǎo)體基板10的背面上經(jīng)過例如半導(dǎo)體基板10的背磨后作為硅基板的半導(dǎo)體基板10氧化而形成自然氧化膜IlOF的狀態(tài)。 接著，在該狀態(tài)下，在自然氧化膜IlOF和島部51之間配置導(dǎo)電膏40。該自然氧化膜IlOF在半導(dǎo)體基板10的背面未以均勻的膜厚或狀態(tài)形成，而在局部上形成絕緣耐壓低的絕緣容易破壞的部分，例如膜厚薄的部分110T。因此，當(dāng)電涌電流通過寄生晶體管Trp流入半導(dǎo)體基板10時(shí)，在自然氧化膜IlOF的絕緣容易破壞的部分IlOT 中，因電流密度大的電涌電流而引起絕緣破壞。此時(shí)產(chǎn)生的熱量引起在半導(dǎo)體基板10上產(chǎn)生裂紋10CL，從而IC芯片IOA受損。該裂紋IOCL有時(shí)從半導(dǎo)體基板10延伸到與焊盤電極 16重疊的半導(dǎo)體層13中，進(jìn)而有時(shí)延伸到焊盤電極16和半導(dǎo)體層13的界面，并貫通IC芯片 10A。與此相對(duì)，根據(jù)本實(shí)施方式的IC芯片10A，通過寄生晶體管Trp流入P型半導(dǎo)體基板10中的電涌電流，流入朝向P型元件分離層14和接地的配線18的第一通路，進(jìn)而從半導(dǎo)體基板10的背面通過金屬薄膜30，流入朝向接地的島部的第二通路，因此，不因自然氧化膜IlOF的絕緣破壞而在半導(dǎo)體基板10等上產(chǎn)生裂紋10CL，能夠防止IC芯片IOA受損。 特別是，在金屬薄膜30覆蓋半導(dǎo)體基板10的整個(gè)背面的情況下，第二通路被擴(kuò)大，能夠更加可靠地使電涌電流從半導(dǎo)體基板10導(dǎo)入島部51。需要說明的是，本發(fā)明不限于所述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種變更，這是不言而喻的。例如，在所述實(shí)施方式中，說明了 IC芯片IOA的半導(dǎo)體層13是點(diǎn)火器1的保護(hù)電阻層的情況，但是本發(fā)明不限于該情況，也適用于其他元件例如晶體管的形成區(qū)域。此時(shí)， 晶體管至少由P型半導(dǎo)體基板10、N型埋層11及外延層12、P型半導(dǎo)體層13形成。而且，在所述實(shí)施方式中，設(shè)半導(dǎo)體裝置為車載的點(diǎn)火器1，但是，本發(fā)明不限于該車載的點(diǎn)火器1，只要是容易施加電涌的裝置，也適用于其他的車載半導(dǎo)體裝置。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，是將半導(dǎo)體芯片貼裝在引線框架的島部上的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體芯片具有由第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體基板、配置在所述半導(dǎo)體基板的表面上的第二導(dǎo)電型的第一半導(dǎo)體層及配置在所述第一半導(dǎo)體層的表面上的第一導(dǎo)電型的第二半導(dǎo)體層構(gòu)成的寄生雙極晶體管，形成在所述第二半導(dǎo)體層的表面上的焊盤電極，以及與所述半導(dǎo)體基板的背面直接接觸并覆蓋該背面的金屬薄膜， 將導(dǎo)電膏配置在所述金屬薄膜和所述島部之間。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述金屬薄膜從所述半導(dǎo)體基板的背面?zhèn)纫来螌盈B鋁層、鉻層、銅層、金層而構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述導(dǎo)電膏是含有銀粒子的銀膏。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第二半導(dǎo)體層是針對(duì)經(jīng)由所述焊盤電極施加在所述半導(dǎo)體芯片上的電涌的保護(hù)電阻層。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述焊盤電極與電源連接。
6.如權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述半導(dǎo)體裝置是適于車載的半導(dǎo)體裝置。
7.如權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所述半導(dǎo)體裝置是適于點(diǎn)火器的半導(dǎo)體裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體裝置，對(duì)將半導(dǎo)體芯片載置于引線框架的半導(dǎo)體裝置謀求提高耐電涌性能。在構(gòu)成IC芯片(10A)的P型半導(dǎo)體基板(10)的表面上，配置N型埋層(11)、外延層(12)及P型半導(dǎo)體層(13)。在半導(dǎo)體基板(10)的背面上配置金屬薄膜(30)，在該金屬薄膜(30)和金屬島部(51)之間設(shè)置含有銀粒子等的導(dǎo)電膏(40)。如果電涌施加在配置于半導(dǎo)體層(13)的表面的焊盤電極(16)上，則從半導(dǎo)體層(13)流入半導(dǎo)體基板(10)的電涌電流通過金屬薄膜(30)流向金屬島部(51)。
文檔編號(hào)H01L23/50GK102412226SQ20111026121
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者大石橋康雄, 山根彰, 渡邊雄一 申請(qǐng)人:安森美半導(dǎo)體貿(mào)易公司