JP2003243585A - チップ型半導体素子およびその製造方法 - Google Patents
チップ型半導体素子およびその製造方法Info
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Abstract
させ、外部電極とのはんだ接合の強度を確保する熱応力
緩衝板とチップ型半導体素子およびその製造方法の提
案。 【解決手段】 WやMoのような熱応力緩衝板の片面に
は第1層にTi膜、第2層にNi膜からなる積層膜を、
反対面には第1層にAl膜もしくはAl−Si合金膜、
第2層にはAg膜からなる積層膜を電子線真空蒸着もし
くはスパッタリングにより形成した構造であって、主電
極にAl膜もしくはAl−Si合金膜の形成された半導
体素子とこの前記熱応力緩衝板とをAl−Si合金板を
介して接合する製造方法である。
Description
子とその製造方法に関するものである。
リードフレームとのダイスボンディングやMoのような
熱応力緩衝板を取り付ける際、高温はんだを用いてい
る。この高温はんだはPbを90%以上含有しており、
融点が約300℃である。しかし近年、たとえば200
1年4月家電リサイクル法の施行や2008年「廃電子
機器」に関する欧州議会指令が施行されるなど、地球環
境保護推進を目的として環境負荷物質であるPbの使用
削減や全廃が市場要求となっている。そのため、従来の
はんだに変わるろう材を検討することが必要となり、そ
のろう材としてPbを含有しないPbフリーはんだやA
u−Sn合金板やAl−Si合金板が提案されている。
前記Pbフリーはんだは未だ実用には至っておらず、ま
たAu−Sn合金板は高価であるため大量生産品には適
さず、次にAl−Si合金板は融点が577℃と高温と
なるため素子特性の性能低下が憂慮される。
Pbフリーのチップ型半導体素子を製造するためには、
AlとSiの共晶組成からなる合金板(ろう材)を用い
たチップ型半導体素子の製造方法特願2000−397
699号が挙げられる。
プ型半導体素子の構造断面図を図4に示す。これは「複
数のN層とP層で構成され、その角部がパッシベーショ
ン膜で被覆されてなる半導体素子本体10の、先ず片面
にAlを蒸着して主電極12及びゲート電極11を形成
し、次にもう一方の面にAlを蒸着して主電極13を形
成した後、両方の主電極に、それぞれAlとSiからな
る合金板20、21を介し、かつそれぞれMoからなる
熱応力緩衝板30、31のそれぞれ片面にAlを蒸着し
て形成したAl膜50、51を介して、580℃ないし
630℃の温度範囲の不活性または還元性雰囲気中で、
熱応力緩衝板を接着するチップ型半導体素子の製造方
法」である。熱応力緩衝板30、31のAl層との反対
側にはユーザーでの外部電極とのはんだ付けのために、
Ni層3、4を蒸着により形成してある。
0−397699号により製造したチップ型半導体素子
は、580℃から630℃での接合を可能としている
が、600℃以下での接合では、接合のばらつきに注意
する必要があった。特に、Al−Si合金板とAl膜を
形成した熱応力緩衝板との接合にばらつきが生じやす
い。ばらつきをなくすために十分な余裕を持って接合処
理を行うには、処理温度を上げればよいが、これでは素
子の特性劣化が起こるため、できるだけ避けたい。また
一方で、Mo板にNi膜を形成する際、元々のMo板に
生じていた酸化膜物等の汚染によって、Mo板とNi膜
との密着性が不十分となることがあった。そのため初期
の密着性にもばらつきが生じ、たとえ良い場合でも、5
80℃から630℃での接合処理後、Mo板と外部電極
をはんだ接合した場合に、はんだ接合部の強度が不足
し、剥がれてしまうことがあった。
Al膜を形成した熱応力緩衝板との接合の処理温度を上
げることなく、それによって素子の耐圧特性劣化の程度
を少なくし、熱応力緩衝板の接合のばらつきを抑え、か
つ外部電極とのはんだ接合部の強度不足を解消する方法
を提案することにある。
に本発明のチップ型半導体素子は、複数のN層とP層で
構成され、その角部がパッシベーション膜で被覆されて
なる半導体素子本体とWやMoからなる熱応力緩衝板が
Al−Si合金膜を介して接合されたチップ型半導体素
子において、前記熱応力緩衝板の前記Al−Si合金膜
と接合する側の面に前記熱応力緩衝板から順にAl膜、
Ag膜を積層して形成し、前記熱応力緩衝板のもう一方
の面には前記熱応力緩衝板から順にTi膜、Ni膜を積
層して形成し、反対面には第1層にAl膜、第2層には
Ag膜の積層膜が形成されたチップ型半導体素子であ
る。これによれば、Al−Si合金板とAl膜を形成し
た熱応力緩衝板との接合の処理温度を上げることなく、
それによって素子の耐圧特性劣化を防ぎ、熱応力緩衝板
の接合のばらつきを抑え、かつ外部電極とのはんだ接合
部の強度不足を解消したチップ型半導体素子である。
P層で構成され、その角部がパッシベーション膜で被覆
されてなる半導体素子本体とWやMoからなる熱応力緩
衝板がAl−Si合金膜を介して接合されたチップ型半
導体素子において、前記熱応力緩衝板の前記Al−Si
合金膜と接合する側の面に前記熱応力緩衝板から順にA
l膜、Ag膜を積層して形成し、前記熱応力緩衝板のも
う一方の面には前記熱応力緩衝板から順にTi膜、Ni
膜を積層して形成し、反対面には第1層にAl膜、第2
層にはAg膜の積層膜を形成した面を介して、580℃
〜630℃の還元性ないしは不活性雰囲気下で接合する
チップ型半導体素子の製造方法である。これによれば、
Al−Si合金板とAl膜を形成した熱応力緩衝板との
接合の処理温度を上げることなく、それによって素子の
耐圧特性劣化を防ぎ、熱応力緩衝板の接合のばらつきを
抑え、かつ外部電極とのはんだ接合部の強度不足を解消
したチップ型半導体素子を製造することが可能である。
板の片面には150℃〜250℃で加熱しながら第1層
に0.04〜0.1μmのTi膜、第2層に3μm以上
のNi膜からなる積層膜を電子線真空蒸着もしくはスパ
ッタリングにより形成し、反対面には第1層に2〜10
μmのAl膜、第2層に0.1〜0.5μmのAg膜か
らなる積層膜を、電子線真空蒸着もしくはスパッタリン
グにより形成するチップ型半導体素子の製造方法であ
る。これによれば、Al−Si合金板とAl膜を形成し
た熱応力緩衝板との接合の処理温度を上げることなく、
それによって素子の耐圧特性劣化を防ぎ、熱応力緩衝板
の接合のばらつきを抑え、かつ外部電極とのはんだ接合
部の強度不足を解消したチップ型半導体素子を製造する
ことが可能である。
れによって素子の耐圧特性の劣化を防止し、熱応力緩衝
板の接合のばらつきを抑え、かつ外部電極とのはんだ接
合部の強度不足を解消したチップ型半導体素子を製造す
ることが可能である。
いて、図1を用いて詳しく説明する。
プ型半導体素子に係るトライアック(3端子双方向性サ
イリスタ)の構造断面図である。
構成され、その角部がパッシベーション膜15で被覆さ
れてなる半導体素子本体、11はAl膜もしくはAl−
Si合金膜とMo膜とNi膜の3層より積層してなるゲ
ート電極、12はAl膜もしくはAl−Si合金膜から
なる主電極、13は反対面のAl膜もしくはAl−Si
合金膜からなる主電極である。熱応力緩衝板30、31
の片面にはAl膜もしくはAl−Si合金膜50、51
とAg膜40、41が積層され、反対面にはTi膜3、
4とNi膜5、6が積層される構成である。これによれ
ば、Al−Si合金板20、21とAl膜を形成した熱
応力緩衝板との接合の処理温度を上げることなく、それ
によって素子の耐圧特性劣化を防ぎ、熱応力緩衝板の接
合のばらつきを抑え、かつ外部電極とのはんだ接合部の
強度不足を解消したチップ型半導体素子となる。
0のサイズが9.2mm角で厚さ360μm、Al膜もし
くはAl−Si合金膜からなる電極12、13の厚みは
2〜10μmである。
プ型半導体素子の製造方法の工程図である。
しくはAl−Si合金膜50、51をその厚みが2〜1
0μmとなるように形成し、その上にAg膜40、41
をその厚みが0.1〜0.5μmとなるように順次電子
線真空蒸着もしくはスパッタリングして積層する。
0℃で加熱しながら、Ti膜3、4をその厚みが0.0
4〜0.1μmとなるように形成し、その上にNi膜
5、6をその厚みが3μm以上となるように順次電子線
真空蒸着もしくはスパッタリングして積層する。
い。
板30、31のAg膜を形成した面とチップ型半導体素
子10のAl膜もしくはAl−Si合金膜からなる主電
極ととをAl−Si合金板を介して接合するように構成
されたものである。これによれば、Al−Si合金板と
Al膜を形成した熱応力緩衝板との接合の処理温度を上
げることなく、それによって素子の耐圧特性劣化を防
ぎ、熱応力緩衝板の接合のばらつきを抑え、かつ外部電
極とのはんだ接合部の強度不足を解消したチップ型半導
体素子を製造することが可能である。というものであ
る。
8%Al−12%Siで、電子線真空蒸着もしくはスパ
ッタリングにより形成する。
素子本体にトライアックで構成したものを示したが、図
3に示したようなサイリスタについても同様に実施可能
である。
ップ型半導体素子の耐圧特性劣化を防ぎ、熱応力緩衝板
の接合のばらつきを抑え、かつ熱応力緩衝板と外部電極
とのはんだ接合においても、はんだ接合部の十分な強度
を保持することができる。
子に係るトライアック(3端子双方向性サイリスタ)の
構造断面図
体素子に係わるサイリスタ(3端子一方向性サイリス
タ)の構造断面図
ライアックの構造断面図
Claims (3)
- 【請求項1】 複数のN層とP層で構成され、その角部
がパッシベーション膜で被覆されてなる半導体素子本体
とWやMoからなる熱応力緩衝板がAl−Si合金膜を
介して接合されたチップ型半導体素子において、前記熱
応力緩衝板の前記Al−Si合金膜と接合する側の面に
前記熱応力緩衝板から順にAl膜、Ag膜を積層して形
成し、前記熱応力緩衝板のもう一方の面には前記熱応力
緩衝板から順にTi膜、Ni膜を積層して形成し、反対
面には第1層にAl膜、第2層にはAg膜の積層膜が形
成されたことを特徴とするチップ型半導体素子。 - 【請求項2】 複数のN層とP層で構成され、その角部
がパッシベーション膜で被覆されてなる半導体素子本体
とWやMoからなる熱応力緩衝板がAl−Si合金膜を
介して接合されたチップ型半導体素子において、前記熱
応力緩衝板の前記Al−Si合金膜と接合する側の面に
前記熱応力緩衝板から順にAl膜、Ag膜を積層して形
成し、前記熱応力緩衝板のもう一方の面には前記熱応力
緩衝板から順にTi膜、Ni膜を積層して形成し、反対
面には第1層にAl膜、第2層にはAg膜の積層膜を形
成した面を介して、580℃〜630℃の還元性ないし
は不活性雰囲気下で接合したことを特徴とするチップ型
半導体素子の製造方法。 - 【請求項3】 熱応力緩衝板の片面には150℃〜25
0℃で加熱しながら第1層にTi膜、第2層にNi膜か
らなる積層膜を電子線真空蒸着もしくはスパッタリング
により形成し、反対面には第1層にAl膜、第2層には
Ag膜からなる積層膜を、電子線真空蒸着もしくはスパ
ッタリングにより形成することを特徴とするチップ型半
導体素子の製造方法。
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JP2002038123A JP3937860B2 (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | チップ型半導体素子およびその製造方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7045831B2 (en) | 2004-01-14 | 2006-05-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
JP2014107489A (ja) * | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Toyota Motor Corp | 半導体装置 |
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2002
- 2002-02-15 JP JP2002038123A patent/JP3937860B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN100338751C (zh) * | 2004-01-14 | 2007-09-19 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置 |
DE102004048688B4 (de) * | 2004-01-14 | 2013-05-08 | Mitsubishi Denki K.K. | Leistungs-Halbleitervorrichtung |
JP2014107489A (ja) * | 2012-11-29 | 2014-06-09 | Toyota Motor Corp | 半導体装置 |
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