JPH06244226A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置及び半導体装置の製造方法Info
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- JPH06244226A JPH06244226A JP50A JP3008693A JPH06244226A JP H06244226 A JPH06244226 A JP H06244226A JP 50 A JP50 A JP 50A JP 3008693 A JP3008693 A JP 3008693A JP H06244226 A JPH06244226 A JP H06244226A
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- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は半導体装置に関し、信頼性の高い半導
体素子基体と載置部材との接着構造を得ることを目的と
する。 【構成】Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆの群から選
択された少なくとも１の元素を主成分とする金属層
（３）がＳｎ及びＳｂを主成分とするろう材（４）と直
接固着される接着構造を、半導体基体（１）と載置部材
（５）の間に有する。 【効果】金属層（３）とはんだ材（４）の間には、Ｓｎ
との間で金属間化合物を生成しやすいＮｉ，Ｐｔ，Ｃ
ｕ，Ｐｄのような中間層金属が介在しないので、その生
成による選択的な破壊が生じない。金属層の成分はろう
材の成分と親和性が高く、ろう材成分の拡散を促す結
果、ろう材との間の拡散による接着力が付与される。
体素子基体と載置部材との接着構造を得ることを目的と
する。 【構成】Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆの群から選
択された少なくとも１の元素を主成分とする金属層
（３）がＳｎ及びＳｂを主成分とするろう材（４）と直
接固着される接着構造を、半導体基体（１）と載置部材
（５）の間に有する。 【効果】金属層（３）とはんだ材（４）の間には、Ｓｎ
との間で金属間化合物を生成しやすいＮｉ，Ｐｔ，Ｃ
ｕ，Ｐｄのような中間層金属が介在しないので、その生
成による選択的な破壊が生じない。金属層の成分はろう
材の成分と親和性が高く、ろう材成分の拡散を促す結
果、ろう材との間の拡散による接着力が付与される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子をろう材で
固着する半導体装置に関する。
固着する半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子基体は、半導体装置の金属載
置部材上に融点の比較的低いろう材により接着される。
例えば、（１）特開平4−49630号には、Ｓｂ−Ｓｎ系合
金ろう材であって、Ｎｉ，Ｃｕ及びＰを共に含有した半
導体装置組立て用合金ろう材が開示されている。この場
合、ＳｎにＳｂを添加することによってろう材自身の機
械的強度を高め、はんだ層と被接着部材の表面との界面
にＮｉ−ＳｎあるいはＣｕ−Ｓｎの金属間化合物が生成
されるのを抑えて、半導体装置の信頼性の向上が可能と
言う。
置部材上に融点の比較的低いろう材により接着される。
例えば、（１）特開平4−49630号には、Ｓｂ−Ｓｎ系合
金ろう材であって、Ｎｉ，Ｃｕ及びＰを共に含有した半
導体装置組立て用合金ろう材が開示されている。この場
合、ＳｎにＳｂを添加することによってろう材自身の機
械的強度を高め、はんだ層と被接着部材の表面との界面
にＮｉ−ＳｎあるいはＣｕ−Ｓｎの金属間化合物が生成
されるのを抑えて、半導体装置の信頼性の向上が可能と
言う。
【０００３】（２）特公平3−3937 号には、半導体素子
とこれを支持する銅載置部材とを、重量比８７〜９２.
４％のＳｎ，７.０〜１０.０％のＳｂ，０.６〜３.０％
のＮｉのろう材でろう付けした半導体装置が開示され
ている。この場合、ろう材にＮｉが添加されているた
め、載置部材のＣｕとろう材のＳｎとの反応による金属
間化合物の生成が抑えられ、信頼性の高い半導体装置を
得ることができる。
とこれを支持する銅載置部材とを、重量比８７〜９２.
４％のＳｎ，７.０〜１０.０％のＳｂ，０.６〜３.０％
のＮｉのろう材でろう付けした半導体装置が開示され
ている。この場合、ろう材にＮｉが添加されているた
め、載置部材のＣｕとろう材のＳｎとの反応による金属
間化合物の生成が抑えられ、信頼性の高い半導体装置を
得ることができる。
【０００４】（３）“ベアチップ実装”と題する文献
（技術情報協会、技術情報社、１９９０年１月３１日）
の１５４頁に、シリコンＩＣチップをガラス基板にはん
だバンプを用いて接続した半導体基体の接着構造が開示
されている。この中で、チップの接着面に設けられたＡ
ｌ層の上にＴｉ(０.１５μｍ)−Ｃｕ(１.５μｍ)−Ｎｉ
(５μｍ)積層金属層を設け、この部分にはんだ(Ｐｂ−
５ｗｔ％Ｓｎ)バンプを形成して、これによる融着によ
りガラス基板にＩＣチップを固定，接続している。ま
た、Ｃｒがはんだにぬれにくい性質を利用して、このＣ
ｒにはんだの流出を防止するダムの役割を与えている。
（技術情報協会、技術情報社、１９９０年１月３１日）
の１５４頁に、シリコンＩＣチップをガラス基板にはん
だバンプを用いて接続した半導体基体の接着構造が開示
されている。この中で、チップの接着面に設けられたＡ
ｌ層の上にＴｉ(０.１５μｍ)−Ｃｕ(１.５μｍ)−Ｎｉ
(５μｍ)積層金属層を設け、この部分にはんだ(Ｐｂ−
５ｗｔ％Ｓｎ)バンプを形成して、これによる融着によ
りガラス基板にＩＣチップを固定，接続している。ま
た、Ｃｒがはんだにぬれにくい性質を利用して、このＣ
ｒにはんだの流出を防止するダムの役割を与えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】半導体装置における発
熱量が少なく、要求される信頼性がさほど高くない場合
には、半導体基体を金属載置部材上にどのようなろう材
を用いて接着しても問題はない。しかし、発熱量が大き
く高い信頼性が要求される場合には、適用されるべきろ
う材は選択されねばならない。このような観点から、そ
れ自体剛性や破壊強度が高い、Ｓｎ−５ｗｔ％Ｓｂ系は
んだ材がダイボンディング用ろう材として選択される。
この際、半導体基体のダイボンディング面には、ろう材
及び半導体基体との接着性が付与されたＣｒ−Ｎｉ−Ａ
ｇやＴｉ−Ｃｕ−Ａｇのような多層金属層が設けられ
る。接着が完了した状態では、Ａｇのような最表層金属
はろう材の中に溶け込んで、接着界面から消失するが、
ＮｉやＣｕのような中間層金属はろう材に溶け込まずに
界面に残留し、ろう材とＣｒやＴｉのような最下層金属
との反応を抑制する障壁としての役割を担う。このよう
な役割を持つ中間金属層が設けられるのは、最下層金属
とろう材とが直接接触する構造をとった場合は、（ａ）
両者が冶金的に結合しないため、接着が不可能と考えら
れていたこと、又は、（ｂ）両者の反応により最下層金
属がろう材により侵食されて消失し、強固な接着力が得
られなくなると考えられていたことに基づく。先行技術
例（３）におけるＣｕ層やＮｉ層も同様の配慮のもとに
設けられたものである。
熱量が少なく、要求される信頼性がさほど高くない場合
には、半導体基体を金属載置部材上にどのようなろう材
を用いて接着しても問題はない。しかし、発熱量が大き
く高い信頼性が要求される場合には、適用されるべきろ
う材は選択されねばならない。このような観点から、そ
れ自体剛性や破壊強度が高い、Ｓｎ−５ｗｔ％Ｓｂ系は
んだ材がダイボンディング用ろう材として選択される。
この際、半導体基体のダイボンディング面には、ろう材
及び半導体基体との接着性が付与されたＣｒ−Ｎｉ−Ａ
ｇやＴｉ−Ｃｕ−Ａｇのような多層金属層が設けられ
る。接着が完了した状態では、Ａｇのような最表層金属
はろう材の中に溶け込んで、接着界面から消失するが、
ＮｉやＣｕのような中間層金属はろう材に溶け込まずに
界面に残留し、ろう材とＣｒやＴｉのような最下層金属
との反応を抑制する障壁としての役割を担う。このよう
な役割を持つ中間金属層が設けられるのは、最下層金属
とろう材とが直接接触する構造をとった場合は、（ａ）
両者が冶金的に結合しないため、接着が不可能と考えら
れていたこと、又は、（ｂ）両者の反応により最下層金
属がろう材により侵食されて消失し、強固な接着力が得
られなくなると考えられていたことに基づく。先行技術
例（３）におけるＣｕ層やＮｉ層も同様の配慮のもとに
設けられたものである。
【０００６】しかしながら、接着界面に中間金属層が存
在している場合は、半導体装置の稼働時の熱やストレス
の印加により、中間層金属とＳｎを含むはんだ材との反
応を生じ、金属間化合物が生成されやすい。例えば、表
１に示すように、中間層金属とろう材の間には多種に及
ぶ金属間化合物が生成される。これらの金属間化合物の
多くは硬くかつ脆い性質を有しており、界面部に過大な
熱応力が与えられた場合には、金属間化合物の領域にお
ける破壊が選択的に進む。特に、それ自体剛性や破壊強
度が高いＳｎ−５ｗｔ％Ｓｂ系はんだ材の場合には、金
属間化合物の生成と選択的な破壊が半導体装置の熱的及
び電気的機能に関する信頼性を損なう最も大きな原因と
なる。
在している場合は、半導体装置の稼働時の熱やストレス
の印加により、中間層金属とＳｎを含むはんだ材との反
応を生じ、金属間化合物が生成されやすい。例えば、表
１に示すように、中間層金属とろう材の間には多種に及
ぶ金属間化合物が生成される。これらの金属間化合物の
多くは硬くかつ脆い性質を有しており、界面部に過大な
熱応力が与えられた場合には、金属間化合物の領域にお
ける破壊が選択的に進む。特に、それ自体剛性や破壊強
度が高いＳｎ−５ｗｔ％Ｓｂ系はんだ材の場合には、金
属間化合物の生成と選択的な破壊が半導体装置の熱的及
び電気的機能に関する信頼性を損なう最も大きな原因と
なる。
【０００７】
【表１】
【０００８】先行技術例（１）乃至（３）では、要求さ
れる信頼性が高い半導体装置に好適なろう材とその接着
構造は開示しているが、前記の金属間化合物の生成と選
択的な破壊の防止についての配慮はなされていない。
れる信頼性が高い半導体装置に好適なろう材とその接着
構造は開示しているが、前記の金属間化合物の生成と選
択的な破壊の防止についての配慮はなされていない。
【０００９】したがって本発明の目的は、上述の問題点
を解決し、金属間化合物の生成と選択的な破壊の防止を
可能にする半導体基体の接着構造及びこれを適用した半
導体装置と電子装置を提供することである。
を解決し、金属間化合物の生成と選択的な破壊の防止を
可能にする半導体基体の接着構造及びこれを適用した半
導体装置と電子装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆの群から選択された
少なくとも１の元素を主成分とする金属層がＳｎ及びＳ
ｂを主成分とするろう材と直接固着される接着構造を、
半導体基体と載置部材間に有することを特徴とする。
Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆの群から選択された
少なくとも１の元素を主成分とする金属層がＳｎ及びＳ
ｂを主成分とするろう材と直接固着される接着構造を、
半導体基体と載置部材間に有することを特徴とする。
【００１１】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
基体のダイボンディングされるべき面にＣｒ，Ｔｉ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆの群から選択された少なくとも１種
を主成分とする金属層と、上記金属層の表面にＳｎ，Ｓ
ｂ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｃ
ｏ，Ｆｅ，Ｐｂの群から選択された少なくとも１種の金
属からなる表面金属層が順次被着され、上記表面金属層
がＳｎとＳｂを主成分とするろう材とともに上記ろう材
の液相点以上の温度に加熱されることを特長とする。
基体のダイボンディングされるべき面にＣｒ，Ｔｉ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆの群から選択された少なくとも１種
を主成分とする金属層と、上記金属層の表面にＳｎ，Ｓ
ｂ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｃ
ｏ，Ｆｅ，Ｐｂの群から選択された少なくとも１種の金
属からなる表面金属層が順次被着され、上記表面金属層
がＳｎとＳｂを主成分とするろう材とともに上記ろう材
の液相点以上の温度に加熱されることを特長とする。
【００１２】
【作用】本発明の半導体装置における半導体基体の接着
構造は、次の点で従来の接着構造と異なる。
構造は、次の点で従来の接着構造と異なる。
【００１３】（１）半導体基体のダイボンディングされ
るべき面に設けられたＣｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈ
ｆの群から選択された少なくとも１種からなる金属層
が、ＳｎとＳｂをはじめとするろう材の成分を含有し、
上記金属層とはんだ材は、金属層の成分とはんだ材の成
分とが相互拡散して接着力が付与されている。
るべき面に設けられたＣｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈ
ｆの群から選択された少なくとも１種からなる金属層
が、ＳｎとＳｂをはじめとするろう材の成分を含有し、
上記金属層とはんだ材は、金属層の成分とはんだ材の成
分とが相互拡散して接着力が付与されている。
【００１４】（２）上記金属層とはんだ材の間には、Ｓ
ｎとの間で金属間化合物を生成しやすいＮｉ，Ｐｔ，Ｃ
ｕ，Ｐｄのような中間層金属が介在しない。
ｎとの間で金属間化合物を生成しやすいＮｉ，Ｐｔ，Ｃ
ｕ，Ｐｄのような中間層金属が介在しない。
【００１５】上記の相違点は、上述した（ａ）及び
（ｂ）のような接着に関する従来の常識を覆すものであ
る。上記金属層の成分はろう材の成分と親和性が高く、
ろう材成分の拡散を促す。この結果、ろう材との間の拡
散による接着力が付与される。また、金属層とはんだ層
の界面には、金属間化合物を生成しやすい物質が存在し
ないため、その生成による選択的な破壊も生じない。
（ｂ）のような接着に関する従来の常識を覆すものであ
る。上記金属層の成分はろう材の成分と親和性が高く、
ろう材成分の拡散を促す。この結果、ろう材との間の拡
散による接着力が付与される。また、金属層とはんだ層
の界面には、金属間化合物を生成しやすい物質が存在し
ないため、その生成による選択的な破壊も生じない。
【００１６】
【実施例】本発明を実施例により詳細に説明する。
【００１７】〔実施例 １〕本実施例では、半導体基体
の接着構造とその製法について説明する。
の接着構造とその製法について説明する。
【００１８】図１は半導体基体を接着した構造体１０の
断面を示す。この接着構造体１０において、サイズ１
２.８mm×１２.８mm×０.５mmのＩＧＢＴ（Insulated G
ateBipolar Transistor）素子基体１が、そのダイボン
ディングされるべき面に蒸着により形成された厚さ３.
５μｍのＡｌ層２と厚さ０.１８μｍのＣｒ層３を介し
て、組成Ｓｎ−５ｗｔ％Ｓｂ−０.６ｗｔ％Ｎｉ−０.０
５ｗｔ％Ｐ，厚さ２００μｍのはんだ層４により厚さ約
３.５μｍ のＮｉめっきを施したＣｕ載置部材５に固着
されている。ここで特筆すべき点は、Ｃｒ層３とはんだ
層４とが直接接触し、前記両者が冶金的に結合されてい
ることである。ここで構造体１０は、素子基体１とＣｕ
載置部材５の間にはんだ４を介装し、水素雰囲気中で２
７０℃に加熱して得た。構造体１０を得るのには真空雰
囲気，還元性雰囲気，不活性雰囲気のもとで、はんだ４
の液相点以上の温度に加熱するのが好適である。また、
ＳｎとＳｂを主成分とするはんだ４にＮｉ，Ｃｕ，Ｐ，
Ｖのごとき物質が添加されていることは好ましいことで
ある。これは、はんだ材４の酸化を抑制するのに、上記
の添加物質が効果的な作用を及ぼすからである。
断面を示す。この接着構造体１０において、サイズ１
２.８mm×１２.８mm×０.５mmのＩＧＢＴ（Insulated G
ateBipolar Transistor）素子基体１が、そのダイボン
ディングされるべき面に蒸着により形成された厚さ３.
５μｍのＡｌ層２と厚さ０.１８μｍのＣｒ層３を介し
て、組成Ｓｎ−５ｗｔ％Ｓｂ−０.６ｗｔ％Ｎｉ−０.０
５ｗｔ％Ｐ，厚さ２００μｍのはんだ層４により厚さ約
３.５μｍ のＮｉめっきを施したＣｕ載置部材５に固着
されている。ここで特筆すべき点は、Ｃｒ層３とはんだ
層４とが直接接触し、前記両者が冶金的に結合されてい
ることである。ここで構造体１０は、素子基体１とＣｕ
載置部材５の間にはんだ４を介装し、水素雰囲気中で２
７０℃に加熱して得た。構造体１０を得るのには真空雰
囲気，還元性雰囲気，不活性雰囲気のもとで、はんだ４
の液相点以上の温度に加熱するのが好適である。また、
ＳｎとＳｂを主成分とするはんだ４にＮｉ，Ｃｕ，Ｐ，
Ｖのごとき物質が添加されていることは好ましいことで
ある。これは、はんだ材４の酸化を抑制するのに、上記
の添加物質が効果的な作用を及ぼすからである。
【００１９】図２は半導体基体のダイボンディングされ
るべき部分のはんだ付けされる前の断面構造を示す。Ｉ
ＧＢＴ素子基体１には、Ａｌ層２，Ｃｒ層３、そして厚
さ０.６μｍのＮｉ層６と厚さ０.２μｍのＡｇ層７が蒸
着により順次形成されている。基体１には図２のように
多層金属層が形成されていたにもかかわらず、はんだ付
けが終了した段階では図１のようにＮｉ層６とＡｇ層７
が接着界面部から消失している。金属層としてのＣｒ層
３は、Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆの群から選択された
少なくとも１種の金属で代替されてもよいものである。
また、金属層３の表面にはＳｎ，Ｓｂ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐ
ｔ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｐｂの群か
ら選択された少なくとも１種の表面金属層が形成されて
いることが望ましい。この理由は、比較的活性な金属で
ある金属層３の酸化を抑制し、はんだ層４との冶金的接
着を促進させるためである。特に、金属層３の表面にＮ
ｉ又はＣｕ層と、Ａｇ又はＡｕ層が表面金属層として順
次被着形成されていることが効果的である。
るべき部分のはんだ付けされる前の断面構造を示す。Ｉ
ＧＢＴ素子基体１には、Ａｌ層２，Ｃｒ層３、そして厚
さ０.６μｍのＮｉ層６と厚さ０.２μｍのＡｇ層７が蒸
着により順次形成されている。基体１には図２のように
多層金属層が形成されていたにもかかわらず、はんだ付
けが終了した段階では図１のようにＮｉ層６とＡｇ層７
が接着界面部から消失している。金属層としてのＣｒ層
３は、Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆの群から選択された
少なくとも１種の金属で代替されてもよいものである。
また、金属層３の表面にはＳｎ，Ｓｂ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐ
ｔ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｐｂの群か
ら選択された少なくとも１種の表面金属層が形成されて
いることが望ましい。この理由は、比較的活性な金属で
ある金属層３の酸化を抑制し、はんだ層４との冶金的接
着を促進させるためである。特に、金属層３の表面にＮ
ｉ又はＣｕ層と、Ａｇ又はＡｕ層が表面金属層として順
次被着形成されていることが効果的である。
【００２０】図３はＩＧＢＴ素子基体の接着構造体の接
着部の剪断強度に関する分布を示す。この分布図は剪断
強度のデータを正規確率紙上にプロットしたもので、本
実施例で得た図１に示す構造体である（Ａ）ロット及び
（Ｂ）ロットを他の接着構造体の結果（Ｃ）ロットと比
較して示す。比較例として用いる他の接着構造体は、図
２の半導体基体を厚さ２００μｍのＰｂ−５ｗｔ％Ｓｎ
−１.５ｗｔ％Ａｇ はんだ材によりＮｉめっきＣｕ載置
部材５に固着したものである。比較例の他の接着構造体
は、はんだ付けが終了した段階で、図２におけるＡｇ層
７を接着界面部から消失させ、Ｎｉ層６をＡｌ層２やＣ
ｒ層３とともに界面部に残すようにしたものである。
着部の剪断強度に関する分布を示す。この分布図は剪断
強度のデータを正規確率紙上にプロットしたもので、本
実施例で得た図１に示す構造体である（Ａ）ロット及び
（Ｂ）ロットを他の接着構造体の結果（Ｃ）ロットと比
較して示す。比較例として用いる他の接着構造体は、図
２の半導体基体を厚さ２００μｍのＰｂ−５ｗｔ％Ｓｎ
−１.５ｗｔ％Ａｇ はんだ材によりＮｉめっきＣｕ載置
部材５に固着したものである。比較例の他の接着構造体
は、はんだ付けが終了した段階で、図２におけるＡｇ層
７を接着界面部から消失させ、Ｎｉ層６をＡｌ層２やＣ
ｒ層３とともに界面部に残すようにしたものである。
【００２１】プロットした各データはいずれもあてはめ
直線に乗っており、剪断強度の分布は正規分布している
ことが明らかである。この分布から求められる平均強度
は、本実施例の接着構造体１０の場合約３ｋｇ／mm2 と
他の接着構造体の場合の１.７５ｋｇ／mm2より大きい。
直線に乗っており、剪断強度の分布は正規分布している
ことが明らかである。この分布から求められる平均強度
は、本実施例の接着構造体１０の場合約３ｋｇ／mm2 と
他の接着構造体の場合の１.７５ｋｇ／mm2より大きい。
【００２２】ここで、本実施例の接着構造体１０はＣｒ
層３とはんだ層４とが直接接触した構成であるにもかか
わらず、Ｎｉ層６がＣｒ層３とはんだ層４との間に介在
している他の接着構造体の場合より大きな接着力を具備
している点が特筆される。
層３とはんだ層４とが直接接触した構成であるにもかか
わらず、Ｎｉ層６がＣｒ層３とはんだ層４との間に介在
している他の接着構造体の場合より大きな接着力を具備
している点が特筆される。
【００２３】図４はＩＧＢＴ素子基体を接着した構造体
における接着界面部の構成成分のＳＩＭＳ分析(Seconda
ry Ion Mass Spectroscopy）によるデプスプロファイル
を示す。ここでは、はんだ付けした構造体１０の支持体
５及びはんだ層４側を接着界面部の近傍まで研磨除去
し、わずかに残ったはんだ層４の側から逐次スパッタリ
ングを施しながら分析している。はんだ層領域４とＡｌ
層領域２の境界部にＣｒのピークが観測される。Ｃｒの
ピーク位置でＳｎ，Ｎｉ及びＳｂのピークが重なり、Ａ
ｌもＣｒの側に移動している。また、ＡｇはＣｒ，Ｓ
ｎ，Ｎｉ及びＳｂのピークとはんだ領域４の境界部にピ
ークを有している。ここで特筆される点は、はんだ付け
後に残留したＣｒ層領域３にはんだ層や多層蒸着層の構
成成分が移動し、これらの成分が混じり合った状態を呈
していることである。また、接着構造体における接着界
面部をＸ線回折したところ、Ｓｎ，Ｎｉ，Ａｇ，Ｃｒ及
びＡｌの単体金属のほかに、ＳｂＳｎ，０.９Ｓｂ０.１
Ｓｎ，Ｎｉ5Ｓｂ2及びＡｇ3Ｓｂ の金属間化合物が検出
された。ここで特筆される点は、検出された単体金属の
中にＳｂが含まれていないこと、及び、検出された金属
間化合物にはＳｂが含まれていることである。以上のＳ
ＩＭＳ分析及びＸ線回折の結果から、Ｃｒ層３とはんだ
層４の間に接着力が付与されるのは、次のメカニズムに
よると言える。はんだ付けの際に、はんだと多層蒸着層
を構成する各金属がＣｒ層３へ移動して、拡散接合的な
界面を形成する。同時に、移動した各金属が金属間化合
物の生成により化学的結合対を形成して接着に寄与す
る。
における接着界面部の構成成分のＳＩＭＳ分析(Seconda
ry Ion Mass Spectroscopy）によるデプスプロファイル
を示す。ここでは、はんだ付けした構造体１０の支持体
５及びはんだ層４側を接着界面部の近傍まで研磨除去
し、わずかに残ったはんだ層４の側から逐次スパッタリ
ングを施しながら分析している。はんだ層領域４とＡｌ
層領域２の境界部にＣｒのピークが観測される。Ｃｒの
ピーク位置でＳｎ，Ｎｉ及びＳｂのピークが重なり、Ａ
ｌもＣｒの側に移動している。また、ＡｇはＣｒ，Ｓ
ｎ，Ｎｉ及びＳｂのピークとはんだ領域４の境界部にピ
ークを有している。ここで特筆される点は、はんだ付け
後に残留したＣｒ層領域３にはんだ層や多層蒸着層の構
成成分が移動し、これらの成分が混じり合った状態を呈
していることである。また、接着構造体における接着界
面部をＸ線回折したところ、Ｓｎ，Ｎｉ，Ａｇ，Ｃｒ及
びＡｌの単体金属のほかに、ＳｂＳｎ，０.９Ｓｂ０.１
Ｓｎ，Ｎｉ5Ｓｂ2及びＡｇ3Ｓｂ の金属間化合物が検出
された。ここで特筆される点は、検出された単体金属の
中にＳｂが含まれていないこと、及び、検出された金属
間化合物にはＳｂが含まれていることである。以上のＳ
ＩＭＳ分析及びＸ線回折の結果から、Ｃｒ層３とはんだ
層４の間に接着力が付与されるのは、次のメカニズムに
よると言える。はんだ付けの際に、はんだと多層蒸着層
を構成する各金属がＣｒ層３へ移動して、拡散接合的な
界面を形成する。同時に、移動した各金属が金属間化合
物の生成により化学的結合対を形成して接着に寄与す
る。
【００２４】表２はＩＧＢＴ素子基体を接着した構造体
に−５５〜１５０℃の温度サイクルを印加した時の剪断
強度を、比較例としての上記他の接着構造体の場合のそ
れとともに示す。この際の剪断強度は、図３の場合と同
様に正規確率紙上で求めた平均値を示す。本実施例構造
体１０の剪断強度は、初期値の３.０ｋｇ／mm2から温度
サイクル数５００回の２.０ｋｇ／mm2まで変化してい
る。一方、比較例としての上記他の接着構造体の場合
は、温度サイクル数２００回で０.２ｋｇ／mm2とほぼ完
全に接着力を失っている。接着力を失なう主因は、接着
界面部が熱応力のたび重なる印加により疲労破壊するこ
とによる。このように熱ストレスを印加した場合でも、
本実施例構造体１０は比較例としての接着構造体より圧
倒的に優れた接着性が維持されている。
に−５５〜１５０℃の温度サイクルを印加した時の剪断
強度を、比較例としての上記他の接着構造体の場合のそ
れとともに示す。この際の剪断強度は、図３の場合と同
様に正規確率紙上で求めた平均値を示す。本実施例構造
体１０の剪断強度は、初期値の３.０ｋｇ／mm2から温度
サイクル数５００回の２.０ｋｇ／mm2まで変化してい
る。一方、比較例としての上記他の接着構造体の場合
は、温度サイクル数２００回で０.２ｋｇ／mm2とほぼ完
全に接着力を失っている。接着力を失なう主因は、接着
界面部が熱応力のたび重なる印加により疲労破壊するこ
とによる。このように熱ストレスを印加した場合でも、
本実施例構造体１０は比較例としての接着構造体より圧
倒的に優れた接着性が維持されている。
【００２５】
【表２】
【００２６】図５は上記の温度サイクルを印加した時に
接着界面部に生成されるＮｉ−Ｓｎ系金属間化合物の厚
さを示す。ここでは、本実施例構造体１０の場合（ａ）
と比較例接着構造体の場合（ｂ）とを比較して示す。本
実施例構造体では、金属間化合物は初期段階ではほとん
ど形成されておらず、温度サイクル数５００回後でもそ
れが新たに生成されることはない。これに対し比較例接
着構造体では、金属間化合物の厚さは温度サイクル数と
ともに増加し、５００回後では３.５μｍ に達してい
る。本実施例構造体１０の場合に金属間化合物が生成さ
れないのは、Ｃｒ層３とはんだ層４の間の界面に金属間
化合物を形成するための高濃度のＮｉ層が介在しないた
めである。一方、比較例接着構造体の場合は、Ｃｒ層３
とはんだ層４の間の界面に高濃度のＮｉ層が介在し、繰
返し印加される熱エネルギーと熱応力の作用により、金
属間化合物の生成が促進される。Ｘ線回折によれば、界
面に生成されている化合物はＮｉ3Ｓｎ，Ｎｉ3Ｓｎ4及
びＮｉ6Ｓｎ5であった。
接着界面部に生成されるＮｉ−Ｓｎ系金属間化合物の厚
さを示す。ここでは、本実施例構造体１０の場合（ａ）
と比較例接着構造体の場合（ｂ）とを比較して示す。本
実施例構造体では、金属間化合物は初期段階ではほとん
ど形成されておらず、温度サイクル数５００回後でもそ
れが新たに生成されることはない。これに対し比較例接
着構造体では、金属間化合物の厚さは温度サイクル数と
ともに増加し、５００回後では３.５μｍ に達してい
る。本実施例構造体１０の場合に金属間化合物が生成さ
れないのは、Ｃｒ層３とはんだ層４の間の界面に金属間
化合物を形成するための高濃度のＮｉ層が介在しないた
めである。一方、比較例接着構造体の場合は、Ｃｒ層３
とはんだ層４の間の界面に高濃度のＮｉ層が介在し、繰
返し印加される熱エネルギーと熱応力の作用により、金
属間化合物の生成が促進される。Ｘ線回折によれば、界
面に生成されている化合物はＮｉ3Ｓｎ，Ｎｉ3Ｓｎ4及
びＮｉ6Ｓｎ5であった。
【００２７】温度サイクルを印加した時の疲労破壊部
は、ＥＰＭＡ分析により調べたところ上記のＮｉ−Ｓｎ
系金属間化合物が生成されている領域であった。本実施
例構造体１０の場合には、これらの金属間化合物の生成
が抑制されるため疲労破壊を生じにくい。
は、ＥＰＭＡ分析により調べたところ上記のＮｉ−Ｓｎ
系金属間化合物が生成されている領域であった。本実施
例構造体１０の場合には、これらの金属間化合物の生成
が抑制されるため疲労破壊を生じにくい。
【００２８】〔実施例 ２〕本実施例では、図１におけ
るはんだ層４と直接接触する金属層３がＴｉ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｚｒ又はＨｆのいずれかを含む金属層である場合の
半導体基体の接着構造について説明する。
るはんだ層４と直接接触する金属層３がＴｉ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｚｒ又はＨｆのいずれかを含む金属層である場合の
半導体基体の接着構造について説明する。
【００２９】半導体基体を接着した構造体１０は、前記
実施例１と同様のサイズのＩＧＢＴ素子基体１が、その
ダイボンディングされるべき面に蒸着により形成された
厚さ３.５μｍのＡｌ層２と金属層としての厚さ０.２μ
ｍのＴｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ又はＨｆの層３を介して、組
成Ｓｎ−５ｗｔ％Ｓｂ−０.６ｗｔ％Ｎｉ−０.０５ｗｔ
％Ｐ，厚さ２００μｍのはんだ層４により厚さ約３.５
μｍ のＮｉめっきを施したＣｕ支持体５に固着されて
いる。ここで特筆すべき点は、金属層３とはんだ層４と
が直接接触し、前記両者が冶金的に結合されていること
である。半導体基体１のダイボンディングされるべき部
分は、はんだ付けされる前の段階では、Ａｌ層２，上記
金属層３、そして厚さ０.６μｍのＮｉ層６と厚さ０.２
μｍのＡｇ層７が蒸着により順次形成されている。基体
１にはこのように多層金属層が形成されていたにもかか
わらず、はんだ付けが終了した段階ではＮｉ層６とＡｇ
層７が接着界面部から消失している。
実施例１と同様のサイズのＩＧＢＴ素子基体１が、その
ダイボンディングされるべき面に蒸着により形成された
厚さ３.５μｍのＡｌ層２と金属層としての厚さ０.２μ
ｍのＴｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ又はＨｆの層３を介して、組
成Ｓｎ−５ｗｔ％Ｓｂ−０.６ｗｔ％Ｎｉ−０.０５ｗｔ
％Ｐ，厚さ２００μｍのはんだ層４により厚さ約３.５
μｍ のＮｉめっきを施したＣｕ支持体５に固着されて
いる。ここで特筆すべき点は、金属層３とはんだ層４と
が直接接触し、前記両者が冶金的に結合されていること
である。半導体基体１のダイボンディングされるべき部
分は、はんだ付けされる前の段階では、Ａｌ層２，上記
金属層３、そして厚さ０.６μｍのＮｉ層６と厚さ０.２
μｍのＡｇ層７が蒸着により順次形成されている。基体
１にはこのように多層金属層が形成されていたにもかか
わらず、はんだ付けが終了した段階ではＮｉ層６とＡｇ
層７が接着界面部から消失している。
【００３０】表３は本実施例の半導体基体接着構造体１
０の接着部の剪断強度を示す。この強度も正規確率紙上
から求めた平均値で表す。剪断強度はいずれの金属層３
の場合も約３ｋｇ／mm2 と前記実施例１の場合とほぼ同
等で、強固に接着されていることが理解される。ここ
で、本実施例の接着構造体１０は金属層３とはんだ層４
とが直接接触した構成であるにもかかわらず、大きな接
着力を具備している点が特筆される。
０の接着部の剪断強度を示す。この強度も正規確率紙上
から求めた平均値で表す。剪断強度はいずれの金属層３
の場合も約３ｋｇ／mm2 と前記実施例１の場合とほぼ同
等で、強固に接着されていることが理解される。ここ
で、本実施例の接着構造体１０は金属層３とはんだ層４
とが直接接触した構成であるにもかかわらず、大きな接
着力を具備している点が特筆される。
【００３１】
【表３】
【００３２】本実施例においても、前記実施例１と同様
に接着界面部の構成成分のＳＩＭＳ分析によるデプスプ
ロファイルを得た。この結果、前記実施例１と同様に、
はんだ層領域４とＡｌ層領域２の境界部にＴｉ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｚｒ及びＨｆのピークが観測された。これらの金属
のピーク位置でＳｎ，Ｎｉ及びＳｂのピークが重なり、
ＡｌもＴｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ及びＨｆの側に移動してい
た。また、Ａｇは前記これらの金属、Ｓｎ，Ｎｉ及びＳ
ｂのピークとはんだ領域４の境界部にピークを有してい
た。ここで特筆される点は、はんだ付け後に残留した金
属層領域３にはんだ層や多層蒸着層の構成成分が移動
し、これらの成分が混じり合った状態を呈していること
である。以上のＳＩＭＳ分析の結果から、はんだ付けの
際にはんだと多層蒸着層を構成する各金属が金属層３へ
移動して拡散接合的な界面を形成することが、金属層３
とはんだ層４の間に接着力が付与される主因になってい
ると言える。
に接着界面部の構成成分のＳＩＭＳ分析によるデプスプ
ロファイルを得た。この結果、前記実施例１と同様に、
はんだ層領域４とＡｌ層領域２の境界部にＴｉ，Ｍｏ，
Ｗ，Ｚｒ及びＨｆのピークが観測された。これらの金属
のピーク位置でＳｎ，Ｎｉ及びＳｂのピークが重なり、
ＡｌもＴｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ及びＨｆの側に移動してい
た。また、Ａｇは前記これらの金属、Ｓｎ，Ｎｉ及びＳ
ｂのピークとはんだ領域４の境界部にピークを有してい
た。ここで特筆される点は、はんだ付け後に残留した金
属層領域３にはんだ層や多層蒸着層の構成成分が移動
し、これらの成分が混じり合った状態を呈していること
である。以上のＳＩＭＳ分析の結果から、はんだ付けの
際にはんだと多層蒸着層を構成する各金属が金属層３へ
移動して拡散接合的な界面を形成することが、金属層３
とはんだ層４の間に接着力が付与される主因になってい
ると言える。
【００３３】表４は本実施例の半導体基体接着構造体１
０に−５５〜１５０℃の温度サイクルを印加した時の剪
断強度を示す。この際の剪断強度も正規確率紙上で求め
た平均値を示す。たとえばＺｒを例にとれば剪断強度は
初期値の約３.０ｋｇ／mm2に対し、温度サイクル数５０
０回を経た後でも約２.０ｋｇ／mm2までしか低下してい
ない。このように熱ストレスを印加した場合でも、本実
施例構造体１０は優れた接着性が維持されている。
０に−５５〜１５０℃の温度サイクルを印加した時の剪
断強度を示す。この際の剪断強度も正規確率紙上で求め
た平均値を示す。たとえばＺｒを例にとれば剪断強度は
初期値の約３.０ｋｇ／mm2に対し、温度サイクル数５０
０回を経た後でも約２.０ｋｇ／mm2までしか低下してい
ない。このように熱ストレスを印加した場合でも、本実
施例構造体１０は優れた接着性が維持されている。
【００３４】
【表４】
【００３５】上記の温度サイクルを５００回印加した後
に接着界面部に生成されるＮｉ−Ｓｎ系金属間化合物の
厚さを調べた。しかし、本実施例構造体１０では、金属
層３がＴｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ又はＨｆのいずれの場合で
も、計測できる程度の厚さを持つ金属間化合物は検出で
きなかった。本実施例構造体１０の場合に金属間化合物
が生成されないのは、金属層３とはんだ層４の間の界面
に金属間化合物を形成するための高濃度のＮｉ層が介在
しないためである。また、本実施例構造体１０の場合に
は、この金属間化合物の生成が抑制されるため疲労破壊
を生じにくい。
に接着界面部に生成されるＮｉ−Ｓｎ系金属間化合物の
厚さを調べた。しかし、本実施例構造体１０では、金属
層３がＴｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ又はＨｆのいずれの場合で
も、計測できる程度の厚さを持つ金属間化合物は検出で
きなかった。本実施例構造体１０の場合に金属間化合物
が生成されないのは、金属層３とはんだ層４の間の界面
に金属間化合物を形成するための高濃度のＮｉ層が介在
しないためである。また、本実施例構造体１０の場合に
は、この金属間化合物の生成が抑制されるため疲労破壊
を生じにくい。
【００３６】〔実施例 ３〕本実施例では、はんだ層４
としてＣｕを添加したＳｎ−Ｓｂ系はんだ材を用いた場
合の半導体基体の接着構造について説明する。
としてＣｕを添加したＳｎ−Ｓｂ系はんだ材を用いた場
合の半導体基体の接着構造について説明する。
【００３７】本実施例で得られた接着構造体１０は、Ｉ
ＧＢＴ素子基体１が、そのダイボンディングされるべき
面に蒸着により形成された厚さ３.５μｍ のＡｌ層２と
厚さ０.１８μｍのＣｒ層３を介して、組成Ｓｎ−５ｗ
ｔ％Ｓｎ−０.５ｗｔ％Ｃｕ−０.０５ｗｔ％Ｖ，厚さ２
００μｍのはんだ層４により厚さ約３.５μｍのＮｉめ
っきを施したＣｕ支持体５に固着されている。ここで特
筆すべき点は、Ｃｒ層３とはんだ層４とが直接接触し、
前記両者が冶金的に結合されていることである。基体１
のダイボンディングされるべき部分には、厚さ３.３μ
ｍのＡｌ層２，０.１８μｍのＣｒ層３，０.２μｍのＣ
ｕ層６そして０.２μｍ のＡｇ層７が蒸着により順次形
成されている。基体１にはこのような多層金属層が形成
されていたにもかかわらず、はんだ付けが終了した段階
ではＣｕ層６とＡｇ層７が接着界面部から消失してい
る。
ＧＢＴ素子基体１が、そのダイボンディングされるべき
面に蒸着により形成された厚さ３.５μｍ のＡｌ層２と
厚さ０.１８μｍのＣｒ層３を介して、組成Ｓｎ−５ｗ
ｔ％Ｓｎ−０.５ｗｔ％Ｃｕ−０.０５ｗｔ％Ｖ，厚さ２
００μｍのはんだ層４により厚さ約３.５μｍのＮｉめ
っきを施したＣｕ支持体５に固着されている。ここで特
筆すべき点は、Ｃｒ層３とはんだ層４とが直接接触し、
前記両者が冶金的に結合されていることである。基体１
のダイボンディングされるべき部分には、厚さ３.３μ
ｍのＡｌ層２，０.１８μｍのＣｒ層３，０.２μｍのＣ
ｕ層６そして０.２μｍ のＡｇ層７が蒸着により順次形
成されている。基体１にはこのような多層金属層が形成
されていたにもかかわらず、はんだ付けが終了した段階
ではＣｕ層６とＡｇ層７が接着界面部から消失してい
る。
【００３８】接着構造体の接着部の正規確率紙上から求
めた平均剪断強度は、約３.５ｋｇ／mm2 と大きな値が
得られた。ここで、本実施例の接着構造体１０はＣｒ層
３とはんだ層４とが直接接触した構成であるにもかかわ
らず、一層大きな接着力を具備している点が特筆され
る。
めた平均剪断強度は、約３.５ｋｇ／mm2 と大きな値が
得られた。ここで、本実施例の接着構造体１０はＣｒ層
３とはんだ層４とが直接接触した構成であるにもかかわ
らず、一層大きな接着力を具備している点が特筆され
る。
【００３９】本実施例においても前記実施例１と同様
に、接着構造体１０における接着界面部の構成成分のＳ
ＩＭＳ分析によるデプスプロファイルを得た。この結
果、はんだ層領域４とＡｌ層領域２の境界部にＣｒのピ
ークが観測された。Ｃｒのピーク位置でＳｎ，Ｓｂ及び
Ｃｕのピークが重なり、ＡｌもＣｒの側に移動してい
た。また、ＡｇはＣｒ，Ｓｎ，Ｓｂ及Ｃｕのピークとは
んだ領域４の境界部にピークを有していた。ここで特筆
される点は、はんだ付け後に残留したＣｒ層領域３には
んだ層や多層蒸着層の構成成分が移動し、これらの成分
が混じり合った状態を呈していることである。以上のＳ
ＩＭＳ分析の結果から、Ｃｒ層３とはんだ層４の間に接
着力が付与されるのは、はんだと多層蒸着層を構成する
各金属がＣｒ層３へ移動して拡散接合的な界面を形成す
ることがその主因をなしている。
に、接着構造体１０における接着界面部の構成成分のＳ
ＩＭＳ分析によるデプスプロファイルを得た。この結
果、はんだ層領域４とＡｌ層領域２の境界部にＣｒのピ
ークが観測された。Ｃｒのピーク位置でＳｎ，Ｓｂ及び
Ｃｕのピークが重なり、ＡｌもＣｒの側に移動してい
た。また、ＡｇはＣｒ，Ｓｎ，Ｓｂ及Ｃｕのピークとは
んだ領域４の境界部にピークを有していた。ここで特筆
される点は、はんだ付け後に残留したＣｒ層領域３には
んだ層や多層蒸着層の構成成分が移動し、これらの成分
が混じり合った状態を呈していることである。以上のＳ
ＩＭＳ分析の結果から、Ｃｒ層３とはんだ層４の間に接
着力が付与されるのは、はんだと多層蒸着層を構成する
各金属がＣｒ層３へ移動して拡散接合的な界面を形成す
ることがその主因をなしている。
【００４０】本実施例の接着構造体１０には、−５５〜
１５０℃の温度サイクルを印加した。温度サイクル数５
００回後の正規確率紙上で求めた平均剪断強度は、３.
０ｋｇ／mm2 を示した。このように熱ストレスを印加し
た場合でも、本実施例構造体１０は優れた接着性が維持
されている。また、上記の温度サイクルを５００回印加
した後に接着界面部に生成されるＮｉ−Ｓｎ系金属間化
合物の厚さを調べた。しかし、本実施例構造体１０で
は、計測できる程度の厚さを持つ金属間化合物は検出で
きなかった。本実施例構造体１０の場合に金属間化合物
が生成されないのは、Ｃｒ層３とはんだ層４の間の界面
に金属間化合物を形成するための高濃度のＣｕ層が介在
しないためである。また、本実施例構造体１０の場合に
は、この金属間化合物の生成が抑制されるため疲労破壊
を生じにくい。
１５０℃の温度サイクルを印加した。温度サイクル数５
００回後の正規確率紙上で求めた平均剪断強度は、３.
０ｋｇ／mm2 を示した。このように熱ストレスを印加し
た場合でも、本実施例構造体１０は優れた接着性が維持
されている。また、上記の温度サイクルを５００回印加
した後に接着界面部に生成されるＮｉ−Ｓｎ系金属間化
合物の厚さを調べた。しかし、本実施例構造体１０で
は、計測できる程度の厚さを持つ金属間化合物は検出で
きなかった。本実施例構造体１０の場合に金属間化合物
が生成されないのは、Ｃｒ層３とはんだ層４の間の界面
に金属間化合物を形成するための高濃度のＣｕ層が介在
しないためである。また、本実施例構造体１０の場合に
は、この金属間化合物の生成が抑制されるため疲労破壊
を生じにくい。
【００４１】〔実施例 ４〕本実施例では、半導体基体
としてのＩＧＢＴ素子基体１を搭載した半導体装置、及
びこの半導体装置を電子装置に用いた例について説明す
る。
としてのＩＧＢＴ素子基体１を搭載した半導体装置、及
びこの半導体装置を電子装置に用いた例について説明す
る。
【００４２】図６はＩＧＢＴ素子基体１を搭載した１２
００Ｖ，７５Ａ級の絶縁型半導体装置９００の要部俯瞰
図を示す。図において、銅支持板（Ｎｉめっき：３μ
ｍ，４０mm×９５mm×３mm）１２５上に、３１mm×６０
mm×０.６３mm の窒化アルミニウム絶縁基板１２２が、
Ｐｂ−５０ｗｔ％Ｓｎはんだ（図示を省略、厚さ：２０
０μｍ）により接着され、絶縁基板１２２上には銅支持
板１２５と同様のＮｉめっきを施した銅熱拡散板５が２
個並んでＰｂ−５０ｗｔ％Ｓｎはんだ（図示を省略、厚
さ：２００μｍ）により接着され、銅熱拡散板５にはＩ
ＧＢＴ素子（１３mm×１３mm×０.３mm）１がダイオー
ド素子（１０mm×１０mm×０.３mm）１′とともにＳｎ
−５ｗｔ％Ｓｂ−０.６ｗｔ％Ｎｉ−０.０５ｗｔ％Ｐは
んだ（図示を省略、厚さ：２００μｍ）により接着され
ている。各素子１，１′にはＡｌ線（直径：５００μ
ｍ）１１７によるワイヤボンディングが施され、エミッ
タ電極１３ｂ，ゲート電極１３ｃに接続されている。銅
条片からなるこれらの電極１３ｂ，１３ｃは、３mm×２
３mm×２mmのアルミナ条片１１４にろう層（図示を省
略、Ｓｎ−５ｗｔ％Ｓｂ−０.６ｗｔ％Ｎｉ−０.０５ｗ
ｔ％Ｐ，厚さ：200μｍ）により接着され、アルミナ条
片１１４は同じろう材（図示を省略）により銅熱拡散板
５に接着されている。ＩＧＢＴ素子基体１及びダイオー
ド素子基体１′がダイボンディングされるべき面には、
前記実施例１と同様にＡｌ層，Ｃｒ層，Ｎｉ層及びＡｇ
層からなる多層蒸着層が形成されたものである。しか
し、はんだ４によって接着された後は、Ｎｉ層及びＡｇ
層が接着界面部から消失している。
００Ｖ，７５Ａ級の絶縁型半導体装置９００の要部俯瞰
図を示す。図において、銅支持板（Ｎｉめっき：３μ
ｍ，４０mm×９５mm×３mm）１２５上に、３１mm×６０
mm×０.６３mm の窒化アルミニウム絶縁基板１２２が、
Ｐｂ−５０ｗｔ％Ｓｎはんだ（図示を省略、厚さ：２０
０μｍ）により接着され、絶縁基板１２２上には銅支持
板１２５と同様のＮｉめっきを施した銅熱拡散板５が２
個並んでＰｂ−５０ｗｔ％Ｓｎはんだ（図示を省略、厚
さ：２００μｍ）により接着され、銅熱拡散板５にはＩ
ＧＢＴ素子（１３mm×１３mm×０.３mm）１がダイオー
ド素子（１０mm×１０mm×０.３mm）１′とともにＳｎ
−５ｗｔ％Ｓｂ−０.６ｗｔ％Ｎｉ−０.０５ｗｔ％Ｐは
んだ（図示を省略、厚さ：２００μｍ）により接着され
ている。各素子１，１′にはＡｌ線（直径：５００μ
ｍ）１１７によるワイヤボンディングが施され、エミッ
タ電極１３ｂ，ゲート電極１３ｃに接続されている。銅
条片からなるこれらの電極１３ｂ，１３ｃは、３mm×２
３mm×２mmのアルミナ条片１１４にろう層（図示を省
略、Ｓｎ−５ｗｔ％Ｓｂ−０.６ｗｔ％Ｎｉ−０.０５ｗ
ｔ％Ｐ，厚さ：200μｍ）により接着され、アルミナ条
片１１４は同じろう材（図示を省略）により銅熱拡散板
５に接着されている。ＩＧＢＴ素子基体１及びダイオー
ド素子基体１′がダイボンディングされるべき面には、
前記実施例１と同様にＡｌ層，Ｃｒ層，Ｎｉ層及びＡｇ
層からなる多層蒸着層が形成されたものである。しか
し、はんだ４によって接着された後は、Ｎｉ層及びＡｇ
層が接着界面部から消失している。
【００４３】銅熱拡散板５は、コレクタ電極１３ａを担
う。コレクタ電極１３ａ，エミッタ電極１３ｂ，ゲート
電極１３ｃには、それぞれ外部端子１１６，１１６′や
中継端子１２６が設けられ、更に各素子１，１′，銅熱
拡散板５等が外気から完全に遮断されるように、エポキ
シ系樹脂製ケース（図示を省略）を設けるとともに同ケ
ース内にシリコーンゲルやエポキシ樹脂を充填，硬化さ
せて半導体装置９００を得た。この半導体装置９００
は、図７に示した回路を構成している。なお、本実施例
では特性を比較するため、ＩＧＢＴ素子と銅熱拡散板５
とを接着するはんだとしてのＳｎ−５ｗｔ％Ｓｂ−０.
６ｗｔ％Ｎｉ−０.０５ｗｔ％ＰをＰｂ−５ｗｔ％Ｓｎ
−１.５ｗｔ％Ａｇ に置き換えた試料も作製した。半導
体装置９００は最終的に、図８に示す電動機９５０の回
転数制御用インバータ装置に組込まれた。
う。コレクタ電極１３ａ，エミッタ電極１３ｂ，ゲート
電極１３ｃには、それぞれ外部端子１１６，１１６′や
中継端子１２６が設けられ、更に各素子１，１′，銅熱
拡散板５等が外気から完全に遮断されるように、エポキ
シ系樹脂製ケース（図示を省略）を設けるとともに同ケ
ース内にシリコーンゲルやエポキシ樹脂を充填，硬化さ
せて半導体装置９００を得た。この半導体装置９００
は、図７に示した回路を構成している。なお、本実施例
では特性を比較するため、ＩＧＢＴ素子と銅熱拡散板５
とを接着するはんだとしてのＳｎ−５ｗｔ％Ｓｂ−０.
６ｗｔ％Ｎｉ−０.０５ｗｔ％ＰをＰｂ−５ｗｔ％Ｓｎ
−１.５ｗｔ％Ａｇ に置き換えた試料も作製した。半導
体装置９００は最終的に、図８に示す電動機９５０の回
転数制御用インバータ装置に組込まれた。
【００４４】半導体装置９００のＩＧＢＴ素子１−銅支
持板１２５間の熱抵抗は、０.３０Ｗ／℃と、比較用試
料の０.３Ｗ／℃と同様に低い値が得られた。低熱抵抗
化が図られたのは、熱流路を銅熱拡散板５や窒化アルミ
ニウム１２２等の高熱伝導性部材で構成したことによ
る。
持板１２５間の熱抵抗は、０.３０Ｗ／℃と、比較用試
料の０.３Ｗ／℃と同様に低い値が得られた。低熱抵抗
化が図られたのは、熱流路を銅熱拡散板５や窒化アルミ
ニウム１２２等の高熱伝導性部材で構成したことによ
る。
【００４５】また、半導体装置９００に間欠通電し、支
持板１２５の温度を４０〜１００℃間で繰返し変化させ
る試験を施した。この試験を３００００回施した後の熱
抵抗は０.３６Ｗ／℃と若干増加したが、比較試料の同
試験３０００回における0.84Ｗ／℃より格段に安定して
おり、優れた放熱性が維持されている。このように、本
実施例の半導体装置９００が優れた信頼性を示した最大
の理由は、銅熱拡散板５と半導体基体１，１′間のはん
だ層４の熱疲労破壊が避けられたためである。これは、
比較試料の場合のようにはんだ層４とＣｒ層３の間にＮ
ｉが介在せず、熱ストレスの印加によってもＮｉ−Ｓｎ
系金属間化合物の生成が抑えられ、そして疲労破壊がこ
の金属間化合物の領域を選択的に進むことが避けられた
ためである。
持板１２５の温度を４０〜１００℃間で繰返し変化させ
る試験を施した。この試験を３００００回施した後の熱
抵抗は０.３６Ｗ／℃と若干増加したが、比較試料の同
試験３０００回における0.84Ｗ／℃より格段に安定して
おり、優れた放熱性が維持されている。このように、本
実施例の半導体装置９００が優れた信頼性を示した最大
の理由は、銅熱拡散板５と半導体基体１，１′間のはん
だ層４の熱疲労破壊が避けられたためである。これは、
比較試料の場合のようにはんだ層４とＣｒ層３の間にＮ
ｉが介在せず、熱ストレスの印加によってもＮｉ−Ｓｎ
系金属間化合物の生成が抑えられ、そして疲労破壊がこ
の金属間化合物の領域を選択的に進むことが避けられた
ためである。
【００４６】このように本実施例によれば、比較試料に
比べて、放熱性を実質上犠牲にせずに半導体装置の信頼
性を向上させることができた。
比べて、放熱性を実質上犠牲にせずに半導体装置の信頼
性を向上させることができた。
【００４７】本実施例の半導体装置９００を組み込ん
だ、図８のインバータ装置を用いて、電動機９５０の回
転数制御を試みた。図９は、スイッチング周波数とＩＧ
ＢＴ素子１の発熱温度の関係である。スイッチング損失
は周波数を増すにつれ増えるが、商用電源の５０Ｈｚか
ら３０ｋＨｚまでの間では、素子１が安定して動作する
温度の１２５℃を越えることはなかった。この間、電動
機は特別な異常を伴わずに作動した。
だ、図８のインバータ装置を用いて、電動機９５０の回
転数制御を試みた。図９は、スイッチング周波数とＩＧ
ＢＴ素子１の発熱温度の関係である。スイッチング損失
は周波数を増すにつれ増えるが、商用電源の５０Ｈｚか
ら３０ｋＨｚまでの間では、素子１が安定して動作する
温度の１２５℃を越えることはなかった。この間、電動
機は特別な異常を伴わずに作動した。
【００４８】また、インバータ装置及び電動機は、電気
自動車にその動力源として組み込まれた。この自動車に
おいては、動力源から車輪に至る駆動機構を簡素化でき
たため、ギヤーの噛み込み比率の違いにより変速してい
た従来の自動車に比べ、変速時のショックが軽減され
た。更に、この自動車は、０〜２５０ｋｍ／ｈの範囲で
スムーズな走行が可能であったほか、動力源を源とする
振動や騒音の面でも従来の気筒型エンジンを搭載した自
動車の約１／２に軽減することができた。
自動車にその動力源として組み込まれた。この自動車に
おいては、動力源から車輪に至る駆動機構を簡素化でき
たため、ギヤーの噛み込み比率の違いにより変速してい
た従来の自動車に比べ、変速時のショックが軽減され
た。更に、この自動車は、０〜２５０ｋｍ／ｈの範囲で
スムーズな走行が可能であったほか、動力源を源とする
振動や騒音の面でも従来の気筒型エンジンを搭載した自
動車の約１／２に軽減することができた。
【００４９】〔実施例 ５〕本実施例では、大型の銅熱
拡散板上に多数の半導体基体を搭載した半導体装置、及
びこの半導体装置を電子装置に用いた例について説明す
る。
拡散板上に多数の半導体基体を搭載した半導体装置、及
びこの半導体装置を電子装置に用いた例について説明す
る。
【００５０】本実施例の銅熱拡散板は、前記実施例４と
同様にＮｉめっきを施したもので、４７mm×７６mm×３
mmなるサイズを有している。同様のＮｉめっきを施した
銅支持板（９５mm×１１０mm×５mm）上にＰｂ−６０ｗ
ｔ％Ｓｎはんだ（厚さ：200μｍ）によりアルミナ絶縁
基板（６８mm×８６mm×０.６３mm ）が接着され、更に
アルミナ絶縁基板上にＰｂ−６０ｗｔ％Ｓｎはんだ（厚
さ：２００μｍ）により銅熱拡散板が搭載された。この
銅熱拡散板には、Ｓｎ−５ｗｔ％Ｓｂ−０.６ｗｔ％Ｎ
ｉ−０.０５ｗｔ％Ｐ はんだ（厚さ：２００μｍ）によ
り、ＩＧＢＴ素子基体（１３mm×１３mm×０.３mm ，６
個）と、ダイオード素子基体（１３mm×１３mm×０.３m
m，２個)が接着された。以下実施例１と同様の部材搭
載，配線，パッケージングを施し、半導体装置を得た。
この装置は、搭載された全ての素子が並列に接続され、
等価的に図１０に示す回路を構成している。
同様にＮｉめっきを施したもので、４７mm×７６mm×３
mmなるサイズを有している。同様のＮｉめっきを施した
銅支持板（９５mm×１１０mm×５mm）上にＰｂ−６０ｗ
ｔ％Ｓｎはんだ（厚さ：200μｍ）によりアルミナ絶縁
基板（６８mm×８６mm×０.６３mm ）が接着され、更に
アルミナ絶縁基板上にＰｂ−６０ｗｔ％Ｓｎはんだ（厚
さ：２００μｍ）により銅熱拡散板が搭載された。この
銅熱拡散板には、Ｓｎ−５ｗｔ％Ｓｂ−０.６ｗｔ％Ｎ
ｉ−０.０５ｗｔ％Ｐ はんだ（厚さ：２００μｍ）によ
り、ＩＧＢＴ素子基体（１３mm×１３mm×０.３mm ，６
個）と、ダイオード素子基体（１３mm×１３mm×０.３m
m，２個)が接着された。以下実施例１と同様の部材搭
載，配線，パッケージングを施し、半導体装置を得た。
この装置は、搭載された全ての素子が並列に接続され、
等価的に図１０に示す回路を構成している。
【００５１】以上により得られた半導体装置には、−５
５℃〜＋１５０℃の温度サイクルが３０００回印加され
た。これによる半導体基体−支持板間熱抵抗（初期値：
０.２８℃／Ｗ）の変化は観測されなかった。
５℃〜＋１５０℃の温度サイクルが３０００回印加され
た。これによる半導体基体−支持板間熱抵抗（初期値：
０.２８℃／Ｗ）の変化は観測されなかった。
【００５２】次いで、２４個の本実施例半導体装置が、
図８と同様のインバータ回路に組み込まれた。ここで
は、１相分として８個の半導体装置が割り当てられてい
る。これにより得られたインバータ装置（電源電圧：１
５００Ｖ、ピーク出力電流：６５０Ａ，平均周波数：２
ｋＨｚ）は、電車用の主電動機（１９０ｋＷ）の速度制
御に供された。この結果、走行開始（加速）時に電動機
が発する騒音は平均周波数１.５ｋＨｚの場合より１／
３低く、そして、短い駅間距離（１.２ｋｍ）を想定し
た走行試験でも表定速度４０ｋｍ／ｈと優れた運行性能
が得られた。これは、高周波化されて発熱の著しい半導
体基体１を効率的に冷却できるだけでなく、同基体を固
着しているはんだ層４がたび重なる熱ストレスの印加に
よっても疲労破壊せず、良好な放熱性を維持できるため
である。はんだ層が疲労破壊しにくいのは、接着界面部
における金属間化合物の生成が抑えられるためである。
図８と同様のインバータ回路に組み込まれた。ここで
は、１相分として８個の半導体装置が割り当てられてい
る。これにより得られたインバータ装置（電源電圧：１
５００Ｖ、ピーク出力電流：６５０Ａ，平均周波数：２
ｋＨｚ）は、電車用の主電動機（１９０ｋＷ）の速度制
御に供された。この結果、走行開始（加速）時に電動機
が発する騒音は平均周波数１.５ｋＨｚの場合より１／
３低く、そして、短い駅間距離（１.２ｋｍ）を想定し
た走行試験でも表定速度４０ｋｍ／ｈと優れた運行性能
が得られた。これは、高周波化されて発熱の著しい半導
体基体１を効率的に冷却できるだけでなく、同基体を固
着しているはんだ層４がたび重なる熱ストレスの印加に
よっても疲労破壊せず、良好な放熱性を維持できるため
である。はんだ層が疲労破壊しにくいのは、接着界面部
における金属間化合物の生成が抑えられるためである。
【００５３】以上に説明したように、本実施例の半導体
装置は、電動機の回転速度や移動装置の走行速度を制御
するのに有用である。本実施例と同様の半導体装置がエ
レベータ，エスカレータ，ベルトコンベヤー等の物体を
運搬する装置やその装置に組み込まれた場合でも、電車
に組み込まれた場合と同様の効果が得られる。
装置は、電動機の回転速度や移動装置の走行速度を制御
するのに有用である。本実施例と同様の半導体装置がエ
レベータ，エスカレータ，ベルトコンベヤー等の物体を
運搬する装置やその装置に組み込まれた場合でも、電車
に組み込まれた場合と同様の効果が得られる。
【００５４】〔実施例 ６〕本実施例では、一個の基体
の中にＩＧＢＴ素子基体を６個，ダイオード素子基体を
６個内蔵した半導体装置、及びこの半導体装置を電子装
置に用いた例について説明する。
の中にＩＧＢＴ素子基体を６個，ダイオード素子基体を
６個内蔵した半導体装置、及びこの半導体装置を電子装
置に用いた例について説明する。
【００５５】銅支持板（Ｎｉめっき：３μｍ，５０mm×
６０mm×３mm）上に、４０mm×４０mm×０.６３mm の窒
化アルミニウム絶縁基板が接着され、絶縁基板１２２上
には前記実施例５と同質の銅熱拡散板（サイズ：３５mm
×３５mm×１mmの）が１個接着され、銅熱拡散板５には
上記半導体基体（１５mm×１５mm×０.３mm ）が接着さ
れている。基体にはＡｌ線（直径：３００μｍ）による
ワイヤボンディングが施され、電極に接続されている。
銅条片からなるこれらの電極はアルミナ条片にろう付け
され、アルミナ条片は銅熱拡散板にろう付けされてい
る。以上の積層体を樹脂封止して半導体装置を得た。こ
の半導体装置は、これのみで図８と同様のインバータ回
路を構成している。
６０mm×３mm）上に、４０mm×４０mm×０.６３mm の窒
化アルミニウム絶縁基板が接着され、絶縁基板１２２上
には前記実施例５と同質の銅熱拡散板（サイズ：３５mm
×３５mm×１mmの）が１個接着され、銅熱拡散板５には
上記半導体基体（１５mm×１５mm×０.３mm ）が接着さ
れている。基体にはＡｌ線（直径：３００μｍ）による
ワイヤボンディングが施され、電極に接続されている。
銅条片からなるこれらの電極はアルミナ条片にろう付け
され、アルミナ条片は銅熱拡散板にろう付けされてい
る。以上の積層体を樹脂封止して半導体装置を得た。こ
の半導体装置は、これのみで図８と同様のインバータ回
路を構成している。
【００５６】半導体装置からなるインバータ装置は、ブ
ラシレス直流電動機とともに家庭用冷暖房機（暖房時の
消費電力：１５０〜１８６０Ｗ，冷房時の消費電力：２
００〜１３７５Ｗ，電源電圧：１００Ｖ）に組み込まれ
た。図１１は本実施例のインバータ装置を用いた電動機
の効率（Ａ）を示すグラフで、従来の交流電動機を用い
た場合（Ｂ）と比較して示す。本実施例の場合は、比較
した全回転数範囲で、従来の場合より１０％以上高い効
率を示している。この点は、冷暖房機使用時の電力消費
を低減するのに役立つ。また、室内の温度が運転開始か
ら設定温度に到達するまでの時間は、本実施例の場合は
従来の交流電動機を用いた場合より約１／２に短縮され
た。
ラシレス直流電動機とともに家庭用冷暖房機（暖房時の
消費電力：１５０〜１８６０Ｗ，冷房時の消費電力：２
００〜１３７５Ｗ，電源電圧：１００Ｖ）に組み込まれ
た。図１１は本実施例のインバータ装置を用いた電動機
の効率（Ａ）を示すグラフで、従来の交流電動機を用い
た場合（Ｂ）と比較して示す。本実施例の場合は、比較
した全回転数範囲で、従来の場合より１０％以上高い効
率を示している。この点は、冷暖房機使用時の電力消費
を低減するのに役立つ。また、室内の温度が運転開始か
ら設定温度に到達するまでの時間は、本実施例の場合は
従来の交流電動機を用いた場合より約１／２に短縮され
た。
【００５７】本実施例と同様の効果は、半導体装置が他
の流体を撹拌又は流動させる装置、例えば洗濯機，流体
循環装置等に組み込まれた場合でも享受できる。また、
同様の半導体装置は、電源の整流装置や照明設備の光量
を制御するインバータ装置に組み込まれてもよいもので
ある。
の流体を撹拌又は流動させる装置、例えば洗濯機，流体
循環装置等に組み込まれた場合でも享受できる。また、
同様の半導体装置は、電源の整流装置や照明設備の光量
を制御するインバータ装置に組み込まれてもよいもので
ある。
【００５８】本発明において、半導体基体１はシリコン
に限られる必要はなく、例えばゲルマニウムや、シリコ
ンとゲルマニウムの混晶であっても、本発明の効果を享
受することが可能である。
に限られる必要はなく、例えばゲルマニウムや、シリコ
ンとゲルマニウムの混晶であっても、本発明の効果を享
受することが可能である。
【００５９】本発明において、銅熱拡散板５はＭｏ，
Ｗ，銅−インバー−銅クラッド材，Ｃｕ−Ｍｏ系複合焼
結体，Ｃｕ−Ｃ複合焼結体，炭素焼結体等のように熱膨
張係数が小さく、熱伝導率が高い材料で代替されても良
いものである。また、銅支持板１２５は熱伝導性が優れ
ることを優先して選択されているが、これの代替材料と
して上記熱拡散板と同様の材料を適用てきるだけでな
く、熱伝導性が高く強度の大きい酸化ベリリウム添加Ｓ
ｉＣ焼結体のようなセラミックスを用いることも可能で
ある。
Ｗ，銅−インバー−銅クラッド材，Ｃｕ−Ｍｏ系複合焼
結体，Ｃｕ−Ｃ複合焼結体，炭素焼結体等のように熱膨
張係数が小さく、熱伝導率が高い材料で代替されても良
いものである。また、銅支持板１２５は熱伝導性が優れ
ることを優先して選択されているが、これの代替材料と
して上記熱拡散板と同様の材料を適用てきるだけでな
く、熱伝導性が高く強度の大きい酸化ベリリウム添加Ｓ
ｉＣ焼結体のようなセラミックスを用いることも可能で
ある。
【００６０】本発明において、金属層３とはんだ層４の
間にＮｉ−Ｓｎ系又はＣｕ−Ｓｎ系金属間化合物を生成
しないものであれば、はんだ層４として種々の成分及び
組成のものを選択しうる。例えば、Ｐｂ−５ｗｔ％Ｓ
ｂ，Ａｕ−２６ｗｔ％Ｓｂ，Ｃｕ−７６.５ｗｔ％Ｓｂ
、又は、これらを任意に組合せたろう材を適用でき
る。
間にＮｉ−Ｓｎ系又はＣｕ−Ｓｎ系金属間化合物を生成
しないものであれば、はんだ層４として種々の成分及び
組成のものを選択しうる。例えば、Ｐｂ−５ｗｔ％Ｓ
ｂ，Ａｕ−２６ｗｔ％Ｓｂ，Ｃｕ−７６.５ｗｔ％Ｓｂ
、又は、これらを任意に組合せたろう材を適用でき
る。
【００６１】本発明において、熱拡散板５に搭載される
素子は半導体基体に限定されず、例えばコンデンサ，抵
抗体，コイル等が搭載されても良い。
素子は半導体基体に限定されず、例えばコンデンサ，抵
抗体，コイル等が搭載されても良い。
【００６２】本発明において、絶縁型半導体装置の電気
回路は、図７及び図１０に示したものに限定されない。
例えば、図１２に示すように、半導体装置の内部で種々
の電気回路が設けられていることは、これを電子装置に
用いる上で支障になるものではない。また、半導体装置
の内部の電気回路に受動素子が組み込まれていること
も、好ましいことである。
回路は、図７及び図１０に示したものに限定されない。
例えば、図１２に示すように、半導体装置の内部で種々
の電気回路が設けられていることは、これを電子装置に
用いる上で支障になるものではない。また、半導体装置
の内部の電気回路に受動素子が組み込まれていること
も、好ましいことである。
【００６３】
【発明の効果】本発明によれば、金属間化合物の生成と
この金属間化合物を選択的に進む疲労破壊を防止するの
に好適な半導体基体の接着構造とその製法、そして、上
記接着構造を適用した信頼性の高い半導体装置と電子装
置を提供することができる。
この金属間化合物を選択的に進む疲労破壊を防止するの
に好適な半導体基体の接着構造とその製法、そして、上
記接着構造を適用した信頼性の高い半導体装置と電子装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である半導体装置を示す図で
ある。
ある。
【図２】半導体基体のダイボンディングされるべき部分
のはんだ付けされる前の断面構造を示す図である。
のはんだ付けされる前の断面構造を示す図である。
【図３】本発明の一実施例である半導体装置における接
着部の剪断強度分布である。
着部の剪断強度分布である。
【図４】本発明の一実施例である半導体装置における接
着界面部の構成成分のＳＩＭＳ分析によるデプスプロフ
ァイルである。
着界面部の構成成分のＳＩＭＳ分析によるデプスプロフ
ァイルである。
【図５】温度サイクルを印加した時に接着界面部に生成
されるＮｉ−Ｓｎ系金属間化合物の厚さを示すグラフで
ある。
されるＮｉ−Ｓｎ系金属間化合物の厚さを示すグラフで
ある。
【図６】本発明の一実施例である半導体装置の要部俯瞰
図である。
図である。
【図７】本発明の一実施例である半導体装置の回路を示
す図である。
す図である。
【図８】本発明の一実施例である半導体装置が組込まれ
たインバータ装置の回路を示す図である。
たインバータ装置の回路を示す図である。
【図９】スイッチング周波数と半導体素子の発熱温度と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の一実施例である半導体装置の回路を
示す図である。
示す図である。
【図１１】本発明の一実施例である電動機の効率を示す
グラフである。
グラフである。
【図１２】本発明の一実施例である半導体装置に内蔵さ
れた他の電気回路の例である。
れた他の電気回路の例である。
１，１′…半導体基体、３…金属層、４…はんだ層、５
…載置部材、１１３，１２３，１２４…ろう材、１１
４，１２２…絶縁部材、１１５…電極材、１１６，１１
６′…端子、１２５…支持板、１２６…中継端子。
…載置部材、１１３，１２３，１２４…ろう材、１１
４，１２２…絶縁部材、１１５…電極材、１１６，１１
６′…端子、１２５…支持板、１２６…中継端子。
Claims (11)
- 【請求項１】半導体基体が載置部材上に接着された半導
体装置において、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆの
群から選択された少なくとも１の元素を主成分とする金
属層がＳｎ及びＳｂを主成分とするろう材と直接固着さ
れる接着構造を、前記半導体基体と載置部材間に有する
ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】請求項１記載の半導体装置において、前記
Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆの群から選択された
少なくとも１の元素を主成分とする金属層は、前記半導
体基体のダイボンディングされる面に設けられたことを
特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】請求項１記載の半導体装置において、前記
金属層はＳｎ及びＳｂを含有していることを特徴とする
半導体装置。 - 【請求項４】請求項１記載の半導体装置において、前記
接着構造は電気伝導部又は熱伝導部として用いられてい
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５】請求項１記載の半導体装置において、上記
金属層がＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，
Ｃｏ，Ｆｅ，Ｐｂの群から選択された少なくとも１種の
金属を含有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項６】請求項１記載の半導体装置において、Ｓ
ｎ，Ｓｂ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａ
ｌ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｐｂの群から選択された少なくとも１
種の金属が上記金属層へ拡散していることを特徴とする
半導体装置。 - 【請求項７】半導体基体のダイボンディングされるべき
面にＣｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆの群から選択さ
れた少なくとも１種を主成分とする金属層と、上記金属
層の表面にＳｎ，Ｓｂ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃ
ｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｐｂの群から選択された
少なくとも１種の金属からなる表面金属層が順次被着さ
れ、上記表面金属層がＳｎとＳｂを主成分とするろう材
とともに上記ろう材の液相点以上の温度に加熱されるこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】請求項７記載の半導体装置の製造方法にお
いて、上記金属層の表面にＮｉ又はＣｕの層とＡｇ又は
Ａｕの層が順次被着された表面金属層を設けることを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】請求項７記載の半導体装置の製造方法にお
いて、上記ろう材が添加材としてのＮｉ，Ｃｕ，Ｐ，Ｖ
の群から選択された少なくとも１種の物質を含有するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】請求項７記載の半導体装置の製造方法に
おいて、上記表面金属層が上記ろう材とともに真空雰囲
気中，不活性雰囲気中，還元性雰囲気中の群から選択さ
れた１つの雰囲気中で加熱されることを特徴とする半導
体装置の製造方法。 - 【請求項１１】Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｒ，Ｈｆの群
から選択された少なくとも１の元素を主成分とする金属
層がＳｎ及びＳｂを主成分とするろう材と直接固着され
る接着構造を、半導体基体と載置部材間に有する半導体
装置が、負荷に給電する電気回路に組み込まれたことを
特徴とする電子装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5030086A JP3033378B2 (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5030086A JP3033378B2 (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06244226A true JPH06244226A (ja) | 1994-09-02 |
| JP3033378B2 JP3033378B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=12293989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5030086A Expired - Fee Related JP3033378B2 (ja) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3033378B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980024894A (ko) * | 1996-09-25 | 1998-07-06 | 로더리히 네테부쉬, 롤프 옴케 | 납땜 재료층을 갖는 반도체 바디 |
| JP2006108604A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-04-20 | Denso Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP2007527105A (ja) * | 2003-06-06 | 2007-09-20 | ハネウエル・インターナシヨナル・インコーポレーテツド | 熱連結システムとその製造方法 |
| US7644855B2 (en) | 2002-09-19 | 2010-01-12 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Brazing filler metal, assembly method for semiconductor device using same, and semiconductor device |
| WO2019088068A1 (ja) | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 千住金属工業株式会社 | はんだ継手、およびはんだ継手の形成方法 |
| CN110649153A (zh) * | 2019-09-26 | 2020-01-03 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种多层金属薄膜键合层结构及其制备方法 |
-
1993
- 1993-02-19 JP JP5030086A patent/JP3033378B2/ja not_active Expired - Fee Related
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