半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及半导体器件及其制造方法。公开了一种半导体器件，其包括安装基板、半导体芯片、后表面金属层、AuSn焊料层和焊料阻挡金属层。半导体芯片被安装在安装基板上，并且包括前表面和后表面，以及发热元件。后表面金属层包含金(Au)。AuSn焊料层位于安装基板和后表面之间，以将半导体芯片固定到安装基板。焊料阻挡金属层位于后表面和安装基板之间，并且位于除了其中形成发热元件的加热区域之外的非加热区域中。焊料阻挡金属层包括NiCr、Ni和Ti中的至少一种，并且延伸到半导体芯片的边缘。空隙被设置在焊料阻挡金属层和AuSn焊料层之间。

Semiconductor devices and manufacturing methods

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制造方法本申请基于并要求于2018年6月26日提交的日本专利申请No.2018-121381的优先权的权益，该申请通过引用的方式整体并入在本文中。
本公开涉及一种半导体器件和制造半导体器件的方法。
技术介绍
通常，利用银(Ag)印膏或金-锡(AuSn)将以面朝上的方式安装的单片微波集成电路(MMIC)焊料固定到封装件。当使用AuSn焊料时，在半导体芯片和封装件之间的AuSn焊料被熔化，并且在半导体芯片的后表面上形成的金(Au)和在封装件的前表面上形成的Au被固定。AuSn焊料具有较弱的热导率，并且因此优选的AuSn焊料是薄的。另外，当气泡(空隙)进入AuSn焊料的内部时，显著增加从半导体芯片到封装件的热阻。因此，通过清洗半导体芯片而以小厚度形成AuSn焊料，并且在使用AuSn焊料进行安装中以这样的方式来执行安装使得气泡不进入AuSn焊料。然而，即使执行了清洗，但由于制造中的变化也难以完全去除气泡。当在半导体芯片中形成的场效应晶体管(FET)的一部分下方存在气泡时，由于FET的热量生成而引起的温度上升变得大于假设，并且可能恶化器件的操作寿命。JP2015-070052A公开了一种在安装半导体芯片时通过使用减压炉去除熔融焊料中的气泡以防止由于气泡而引起的不利影响的方法。JP-H10-223808A公开了一种方法，其中在不重叠半导体芯片的后表面上的FET的有源区的位点处形成凹槽，并且AuSn焊料内部的气泡在管芯键合期间通过清洗被捕获在该凹槽中。
技术实现思路
本公开提供了一种半导体器件。该半导体器件包括安装基板、半导体芯片、后表面金属层、AuSn焊料层、和焊料阻挡金属层。半导体芯片被安装在安装基板上。半导体芯片包括面向安装基板的后表面、与后表面相反的前表面、以及在前表面上形成的至少一个发热元件。后表面金属层被形成在半导体芯片的后表面上。后表面金属层包含金(Au)。AuSn焊料层位于安装基板和半导体芯片的后表面之间，以通过后表面金属层将半导体芯片固定到安装基板。焊料阻挡金属层位于半导体芯片的后表面和安装基板之间，并且焊料阻挡金属层位于除了其中形成发热元件的加热区域之外的非加热区域中。焊料阻挡金属层包含镍-铬(NiCr)、镍(Ni)和钛(Ti)中的至少一种，并且延伸到半导体芯片的第一边缘。空隙被设置在焊料阻挡金属层和AuSn焊料层之间。本公开提供了一种制造半导体器件的方法。该方法包括：在半导体芯片的后表面上形成种子金属层，半导体芯片包括第一区域和第二区域，第一区域包括半导体发热元件，第二区域不包括半导体发热元件；在种子金属层上形成包含金(Au)的后表面金属层；在所述第二区域内，在后表面金属层上形成包含镍-铬(NiCr)、镍(Ni)和钛(Ti)中的至少一种的焊料阻挡金属层，以延伸到半导体芯片的边缘；以及在使后表面金属层与AuSn焊料层接触的情况下，来清洗安装基板上的半导体芯片。本公开还提供了另一种制造半导体器件的方法。该方法包括：在半导体芯片的后表面上形成包含镍-铬(NiCr)、镍(Ni)和钛(Ti)中的至少一种的焊料阻挡金属层，该半导体芯片第一区域和第二区域，第一区域包括半导体发热元件，第二区域不包括半导体发热元件；在焊料阻挡金属层上形成包含金(Au)的后表面金属层；在所述第二区域内，在延伸到所述半导体芯片的边缘的区域中从后表面金属层暴露焊料阻挡金属层；在使后表面金属层与AuSn焊料层接触的情况下，来清洗安装基板上的半导体芯片。附图说明从以下参考附图对本公开的实施例的详细说明，将更好地理解上述和其他目的、方面和优点，在附图中：图1A是示意性地图示根据第一实施例的半导体器件的半导体芯片的正面的视图；图1B是图示图1A中图示的半导体芯片的后表面的视图；图1C是图示根据第一实施例的半导体器件的横截面的视图；图2A至图2J是用于描述根据第一实施例的半导体芯片安装方法中的相应的工艺的视图；图3A是示意地图示根据第二实施例的半导体器件的半导体芯片的正面的视图；图3B是图示图3A中图示的半导体芯片的后表面的视图；图3C是图示根据第二实施例的半导体器件的横截面的视图。具体实施方式[要由本公开解决的问题]JP2015-070052A中公开的方法需要抽空设备以通过真空过程去除气泡。如果AuSn焊料在清洗期间进入凹槽，则JP-H10-223808A中公开的方法可能无法捕获气泡。[本公开的效果]根据本公开，能够减少在半导体芯片中形成的发热元件的区域的后表面上的焊料内部的气泡的发生。[本公开的实施例的描述]将描述本公开的实施例。根据本公开的一个实施例的半导体器件包括安装基板、半导体芯片、后表面金属层、AuSn焊料层、和焊料阻挡金属层。半导体芯片被安装在安装基板上。半导体芯片包括面向安装基板的后表面、与该后表面相反的前表面、以及在前表面上形成的至少一个发热元件。后表面金属层被形成在半导体芯片的后表面上。后表面金属层包含金(Au)。AuSn焊料层位于安装基板和半导体芯片的后表面之间，以通过后表面金属层将半导体芯片固定到安装基板。焊料阻挡金属层位于半导体芯片的后表面和安装基板之间，且位于除了其中形成发热元件的加热区域之外的非加热区域中。焊料阻挡金属层包含镍-铬(NiCr)、镍(Ni)和钛(Ti)中的至少一种，并且延伸到半导体芯片的第一边缘。在焊料阻挡金属层和AuSn焊料层之间提供有空隙。根据该实施例，AuSn焊料层中出现的空隙能够被收集到与AuSn焊料具有不良润湿性的焊料阻挡金属层的周边，并且这些空隙能够被排出到外部。因此，能够减少在半导体芯片中形成的热量生成元件的区域的后表面上的AuSn焊料层中出现的气泡的发生。因此，该实施例能够有效地散发从半导体芯片传递的热量。作为一个实施例，焊料阻挡金属层可以被形成在后表面金属层上并被形成在安装基板和后表面金属层之间。根据该实施例，焊料阻挡金属层以突出的形状被形成在后表面电极层上，并且因此能够提高焊料中出现的气泡的收集效率。作为一个实施例，后表面金属层可以被形成在种子金属层上，该种子金属层被形成在半导体芯片的后表面上。根据该实施例，能够通过选择性电解电镀形成后表面金属层，并且其易于调节后表面电极的厚度。在该实施例中，种子金属层可以被形成为焊料阻挡金属层，种子金属层可以包含镍-铬(NiCr)、镍(Ni)和钛(Ti)中的至少一种，以及焊料阻挡金属层可以在其中后表面金属层被去除的部分处被暴露。根据该配置，种子金属层能够用作焊料阻挡金属层，并且因此其能够减少在半导体芯片的后表面上形成的金属层的总的数目。作为一个实施例，焊料阻挡金属层可以从半导体芯片的与第一边缘相对的第二边缘线性地延伸到第一边缘。根据该实施例，易于将在焊料阻挡金属层的周边处收集的气泡排出到半导体芯片的外部。作为一个实施例，安装基板可以是容纳半导体芯片的封装件的底部材料。根据该实施例，当将半导体芯片安装在封装件的底部材料上时，从半导体芯片传递本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，所述半导体器件包括：/n安装基板；/n半导体芯片，所述半导体芯片被安装在所述安装基板上，所述半导体芯片包括面向所述安装基板的后表面、与所述后表面相反的前表面、以及在所述前表面上形成的至少一个发热元件；/n后表面金属层，所述后表面金属层被形成在所述半导体芯片的所述后表面上，所述后表面金属层包含金(Au)；/nAuSn焊料层，所述AuSn焊料层位于所述安装基板和所述半导体芯片的所述后表面之间，以通过所述后表面金属层将所述半导体芯片固定到所述安装基板；以及/n焊料阻挡金属层，所述焊料阻挡金属层位于所述半导体芯片的所述后表面和所述安装基板之间，并且所述焊料阻挡金属层位于除了形成所述发热元件的加热区域之外的非加热区域中，所述焊料阻挡金属层包含镍-铬(NiCr)、镍(Ni)和钛(Ti)中的至少一种并且延伸到所述半导体芯片的第一边缘，/n其中，在所述焊料阻挡金属层和所述AuSn焊料层之间提供有空隙。/n

【技术特征摘要】
20180626 JP 2018-1213811.一种半导体器件，所述半导体器件包括：
安装基板；
半导体芯片，所述半导体芯片被安装在所述安装基板上，所述半导体芯片包括面向所述安装基板的后表面、与所述后表面相反的前表面、以及在所述前表面上形成的至少一个发热元件；
后表面金属层，所述后表面金属层被形成在所述半导体芯片的所述后表面上，所述后表面金属层包含金(Au)；
AuSn焊料层，所述AuSn焊料层位于所述安装基板和所述半导体芯片的所述后表面之间，以通过所述后表面金属层将所述半导体芯片固定到所述安装基板；以及
焊料阻挡金属层，所述焊料阻挡金属层位于所述半导体芯片的所述后表面和所述安装基板之间，并且所述焊料阻挡金属层位于除了形成所述发热元件的加热区域之外的非加热区域中，所述焊料阻挡金属层包含镍-铬(NiCr)、镍(Ni)和钛(Ti)中的至少一种并且延伸到所述半导体芯片的第一边缘，
其中，在所述焊料阻挡金属层和所述AuSn焊料层之间提供有空隙。


2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，
所述焊料阻挡金属层被形成在所述后表面金属层上以及被形成在所述安装基板和所述后表面金属层之间。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的半导体器件，其中，
所述后表面金属层被形成在种子金属层上，所述种子金属层被形成在所述半导体芯片的所述后表面上。


4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，
所述种子金属层被形成为所述焊料阻挡金属层，所述种子金属层包含镍-铬(NiCr)、镍(Ni)和钛(Ti)中的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田文生，
申请(专利权)人：住友电工光电子器件创新株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP