JPH0149021B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高圧ダイオード又はこれに類似した
半導体装置の製造方法に関し、更に詳細には、リ
ード部材を接続するためのろう材の供給方法に関
する。

〔従来の技術とその問題点〕

樹脂モールド形高圧ダイオードのリード線の接
続方法として第９図〜第１１図に示す方法が知ら
れている。第９図に示す方法は、リード線１と積
層チツプ２の間に半田ペレツト３をはさんで熱処
理する方法である。しかし、この方法には次の欠
点がある。

小さな半田ペレツト３を１枚１枚セツトする
必要があり、作業性および量産性が悪い。

半田ペレツト３を１枚づつ確実に供給するこ
とが困難で、時として１カ所に２枚以上供給さ
れてしまう。この時は、半田量過多となつて、
余分な半田が玉状になつて積層チツプ２上にた
れてしまい、特性不良を引き起こす。

第１０図の方法は、第９図の方法の欠点を解決
するものであり、予めリード線のヘツダ上に半田
層４を形成する方法である。しかし、この方法に
は次の欠点がある。

リード線１の１本１本について半田層４を形
成しなければならないため、この半田層４の形
成に要するコストが悪くなる。

半田層４の形成のためにリード線１をパーツ
フイーダー等を通すことになるため、リード線
１に曲り等の変形が生じ、その後の作業が煩雑
になることがある。

第１１図に示す方法は、積層チツプ２の側に予
め半田層５を形成しておく方法である。この場
合、0.5mm角程度の小さな積層チツプ２に１つ１
つ半田層５を形成するのは量産の場では実用的で
はないので、積層チツプ２に切断分離前のウエハ
の段階で半田層を形成することになり、次の欠点
が生じる。

半田層５は十分な接続強度を得るために20μ
ｍ程度の厚さに形成する必要があるが、積層ウ
エハ上に供給された半田が溶融状態にあるとき
に薄くなつてしまうので、必要な厚さの半田層
５を確保することが困難である。

積層ウエハの全面に渡つて均一な厚さの半田
層を形成することができない。

半田層５を形成すべき積層ウエハの表面は、
通常、特に半田とのぬれ性が良いとは言えない
Ni電極面である。これに対してPb−Sn系半田
としては比較的高融点であるが、ぬれ性の悪い
Pb：Sn＝95〜90：５〜10の半田を被着させる
ことになる。従つて、積層ウエハの表面に部分
的に半田層の形成されない個所が発生し易い。

今、高圧ダイオードを例にとつて説明したが、
その他の半導体素子においても同様な問題があ
る。

そこで、本発明の目的は上記欠点を解決し、リ
ード線を接続するためのろう材の供給を確実且つ
低コストに行うことのできる方法を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明は、主表面に
電極が形成されている単層又は多層の半導体ウエ
ハを用意する工程と、前記ウエハの主表面上に第
１のろう材の層を形成する工程と、前記第１のろ
う材の層の上に前記第１のろう材よりも融点が高
い第２のろう材の箔を当接させ、前記第１のろう
材の融点より高く且つ前記第２のろう材の融点よ
りも低い温度の熱処理を施して前記第１のろう材
の層を完全に溶融させるが、前記第２のろう材の
箔を完全に溶融させない状態になし、前記第２の
ろう材の箔を前記第１のろう材の層を介して前記
ウエハの前記電極に接着させる工程と、前記第１
のろう材の層を介して前記第２のろう材の箔が接
着されている前記ウエハを複数のチツプに切断分
離する工程と、前記第１のろう材の層及び前記第
２のろう材の箔を溶融させて前記チツプにリード
部材を接続する工程とを含む半導体装置の製造方
法に係わるものである。

〔作用〕

上記発明において、第２のろう材の箔は、熱処
理時に完全溶融されないが、第１のろう材の層が
溶融されるために、これが接着剤として機能し、
第２のろう材の箔がウエハに接着される。従つて
熱処理をしても箔の厚さの変化が実質的に生じな
い。また、ウエハをチツプに切断分離する際に、
箔は第１のろう材の層でウエハに接着されている
ので、容易に離脱しない。ウエハの全表面上で箔
の厚さが均一であれば、チツプ状態における箔の
厚さのバラツキも少ない。リード部材を接着する
時には、箔及び第１のろう材の層が溶融されるの
で、これ等によつて確実な接続が達成される。

〔実施例〕

次に、第１図〜第８図に基づき、本発明の実施
例に係わる高圧ダイオードの製造方法を説明す
る。

まず、第１図に示すシリコンウエハ１１を用意
する。このウエハ１１は不純物拡散によりp⁺−
ｎ−n⁺のダイオード構造に形成されたものであ
り、約220μｍの厚さを有する。

次に、第１図のウエハ１１を必要枚数重ねて積
層接着して積層ウエハ１２を形成する。この積層
接着用ろう材としては、Al１３（SiおよびAgを
含む）を用いており、Al−Siの合金反応を利用
したろう接である。積層接着後において、Al１
３の厚さは10μｍ程度である。勿論、ウエハ１１
の主面に半田付着性のあるNi電極を形成してお
き、積層接着用ろう材としてPb−Sn系半田を使
用してもよい。その後、積層ウエハ１２の両主面
に、半田付着性のある電極としてNi電極１４を
無電解メツキ法により約1μｍの厚さに形成する。
なお、第１図の単位ウエハ１１の段階でNi電極
を予め形成する場合には、この工程は不要にな
る。

次に、溶融錫（Sn）（100％）中に第２図の積
層ウエハ１２をデイツプし、第３図に示すように
Ni電極１４の表面に第１のろう材層として厚さ
数μｍのSn層１５を形成する。必要に応じて、
Ni電極１４の表面にフラツクスを被着しておい
てもよい。

次に、第４図に示す如く、Sn層１５の上に第
２のろう材の箔として厚さ20μｍの半田箔１６を
重ねる。半田箔１６は、Pb：Sn＝95：５のPb−
Sn半田から成り、直径60mmの積層ウエハ１２に
対して直径65mmのものを使用した。上部の半田箔
１６の上及び下部の半田箔１６の上にはそれぞれ
カーボン治具板（図示せず）を配して半田箔１６
をSn層１５に軽し押しつけた状態として加熱炉
中に入れ、Sn層１５の融点（232℃）よりも高
く、半田箔の融点（314℃）よりも低い260〜280
℃の温度に加熱する。加熱炉は、Sn層１５と半
田箔１６の密着性を良好にすること、及び加熱後
の気泡の発生を少なくするための脱空気の目的か
ら、真空加熱炉（減圧雰囲気の加熱炉）とした。
必要に応じて、Sn層１５の表面あるいは半田箔
１６の表面にフラツクスを被着しておいてもよ
い。この熱処理時において、半田箔１６は溶融せ
ず、Sn層１５は溶融する。このため出炉後は、
第５図に示すように、Sn層１５は半田箔１６を
Ni電極１４に接着する接着剤として作用してい
る。

次に、第５図の積層ウエハ１２の鎖線で示す位
置をラツプダイス法により切断して、第６図に示
す平面形状が0.5mm角程度の大きさを有する積層
チツプ１７を作製する。

次に、所定の治具（図示せず）を利用して第６
図に示す２本のリード線１８の間に積層チツプ１
７をはさみ、半田箔１６の融点以上の約350℃で
熱処理する。このとき、Sn層１５と半田層１６
が共に溶融し、混合されて、半田層１９となり、
第７図のようにリード線接続が行われる。

その後、第８図に示す如く、積層チツプ１７の
表面のエツチング、表面保護材２０の形成、トラ
ンスフアモールド法による樹脂封止層２１の形成
工程を経て高圧ダイオードを完成させる。

本実施例は次の作用効果を有する。

(イ) リード線１８を接続するために適当な量の半
田層１９を確保することができる。即ち、半田
箔１６が半田層１９の主要な供給源であるが、
積層ウエハ１２の半田箔１６がその厚みを保持
したままで積層チツプ１７の端面に接着される
ことにより、半田箔１６の厚みを適切に選択し
ておけば従来のように半田量不足あるいは過多
は生じない。

(ロ) 半田層１９の半田量の均一性が良好である。
即ち、半田箔１６はその厚みの均一性の良好な
ものを容易に入手できるが、この厚みの均一性
がそのまま半田層１９の半田量の均一性につな
がる。

(ハ) 半田の供給不良の箇所が極めて少ない。即
ち、積層ウエハ１２の端面と半田箔１６の間に
ぬれ性の良好なSn層１５が介在し、接着剤と
して機能しているため、積層チツプ１７の１つ
１つの端面に半田箔１６が確実に接着されてい
る。

(ニ) 積層チツプ１７の端面に予め半田を供給する
方法として、量産性が良く、かつ低コストであ
る。即ち、積層ウエハ１２に対する処理である
ため、リード線１本１本あるいは積層チツプ１
個１個に対する処理のように量産性が損われる
ようなことはない。また、高価な材料や特殊な
処理方法を使う訳でもないので、量産性の良い
ことと相まつて製造コストも安い。

(ホ) リード線接続作業を効率良く行うことができ
るし、リード線接続の歩留りも高い。よつて、
高圧ダイオードの生産性向上及びコストダウン
に寄与する。即ち、リード線１８と積層チツプ
１７の間に半田ペレツトを介在させる作業が不
要である。また、半田層１９の供給が確実で、
かつ供給量のバラツキも小さいので、半田量不
足によるリード線の不完全接続、あるいは半田
量過多による特性不良等は大幅に減少する。

本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、変形可能なものである。例えば、積層チツプ
使用の高圧ダイオードについて説明したが、１枚
の半導体チツプを使用する半導体装置に対しても
適用可能である。また、ウエハ１２の一方の主表
面にのみ半田箔１６を接着し、チツプ１７の一方
の面のみにリード線を接続する場合にも適用可能
である。また、ろう材としてSn層とPb−Sn半田
の組合わせの例を示したが、他の組合せも可能で
ある。例えば、Pb−Sn系半田の代わりにPb（100
％）を用いてもよい。Sn層１５の代わりにSnを
比較的多く含むPb−Sn系半田を使用することも
できる。しかし、この際、電極とのぬれ性が良好
であるものを選択しなければならない。また、第
１のろう材と第２のろう材が溶融・混合するの
で、混合の結果として形成されたろう材が半導体
チツプとリード線を接続するためのろう材として
好適なものになるように配慮しなければならな
い。

〔発明の効果〕

上述から明らかな如く、本発明によれば、ウエ
ハ上に融点の低い第１のろう材の層を形成し、こ
の上に融点の高い第２のろう材の箔を当て、第２
のろう材の融点よりも低く、第１のろう材の融点
よりも高い温度の熱処理を施すので、第１のろう
材の層が接着剤として機能して第２のろう材の箔
をウエハに接着する。この結果、接着強度が比較
的強く且つ厚さの均一性の良いろう材層が得られ
る。そして、ウエハをチツプに切断しても第２の
ろう材の箔の接着状態を保持することが出来る。
従つて、ろう材の供給を確実且つ量産的に行うこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の実施例に係わる高圧
ダイオードの製造方法を工程順に示すものであ
り、第１図は１枚のウエハの断面図、第２図は積
層ウエハの断面図、第３図はSn層を形成した積
層ウエハの断面図、第４図は半田箔の接着方法を
示す断面図、第５図は半田箔をウエハに接着した
状態を示す断面図、第６図は積層チツプとリード
線との関係を示す断面図、第７図はリード線を積
層チツプに接着した状態を示す断面図、第８図は
完成した高圧ダイオードを概略的に示す断面図で
ある。第９図、第１０図、及び第１１図は従来の
高圧ダイオードの作製方法を示す断面図である。 １２……積層ウエハ、１４……電極、１５……
Sn層、１６……半田箔、１７……チツプ、１８
……リード線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主表面に電極が形成されている単層又は多層
   の半導体ウエハを用意する工程と、 前記ウエハの主表面上に第１のろう材の層を形
   成する工程と、 前記第１のろう材の層の上に前記第１のろう材
   よりも融点が高い第２のろう材の箔を当接させ、
   前記第１のろう材の融点より高く且つ前記第２の
   ろう材の融点より低い温度の熱処理を施して前記
   第１のろう材の層を完全に溶融させるが、前記第
   ２のろう材の箔を完全に溶融させない状態にな
   し、前記第２のろう材の箔を前記第１のろう材の
   層を介して前記ウエハの前記電極に接着させる工
   程と、 前記第１のろう材の層を介して前記第２のろう
   材の箔が接着されている前記ウエハを複数のチツ
   プに切断分離する工程と、 前記第１のろう材の層及び前記第２のろう材の
   箔を溶融させて前記チツプにリード部材を接続す
   る工程と を含む半導体装置の製造方法。 ２ 前記第１のろう材がSnであり、前記第２の
   ろう材がPbを主成分とする半田である特許請求
   の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。 ３ 前記ウエハは、１つのpn接合を含む単位ウ
   エハを複数枚積層した高圧ダイオード用積層ウエ
   ハである特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   半導体装置の製造方法。