JPH07130790A - 半導体装置の電極構造 - Google Patents

半導体装置の電極構造

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JPH07130790A
JPH07130790A JP5276739A JP27673993A JPH07130790A JP H07130790 A JPH07130790 A JP H07130790A JP 5276739 A JP5276739 A JP 5276739A JP 27673993 A JP27673993 A JP 27673993A JP H07130790 A JPH07130790 A JP H07130790A
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JP
Japan
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layer
electrode
semiconductor
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semiconductor device
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JP5276739A
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Toshiaki Fukunaka
敏昭 福中
Takeki Matsui
雄毅 松居
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Asahi Kasei Electronics Co Ltd
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Asahi Kasei Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極部を構成する材料が拡散等の影響で半導
体機能膜が劣化しない、信頼性の優れた半導体装置を製
造することができ、安価な半導体素子電極部の構造を提
供する。 【構成】 パッケージ内で半導体素子とリード端子との
電気的接続のために形成する半導体素子電極部を、半導
体とオーミック接合をした上に、Ni層5およびPd層
6の積層構造、あるいはNi−Pd合金で構成し、0.
01〜5μmの厚さに形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子上の外部接
続用の電極構造、さらに詳しくいえば、パッケージ内の
リード端子と、例えば、ワイヤーボンディングの手法で
接続することにより電気的接合を行うために半導体素子
に形成される半導体装置の電極構造に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に半導体装置の電極構造は次のよう
に形成される。すなわち、Si、SiO2 、GaAs、
InP、ガラス、セラミック、フェライト等の基板上に
半導体機能膜を形成した後、まず、電気的接合のための
オーミックコンタクトを露出した半導体機能膜に施す。
このオーミックコンタクト用の導体の種類は、半導体機
能膜の種類によって異なる。例えば、GaAs半導体の
場合にはAu−Ge合金であり、InSb半導体の場合
にはCuが一般的である。この導体上に半導体素子とリ
ード端子との電気的接続のための電極が積層される。そ
して、このような電極としては、少なくとも最外層にA
u、あるいはその合金が用いられることが多い。また、
ワイヤーボンディングの信頼性を上げるために、中間層
に主にNiが用いられるのが一般的である。さらに、A
uとの接合係数を合わせるために、中間層にCrが用い
られ、Cr、Auの順に蒸着等の手法で、電極を形成す
る方法を採る場合もある(特開昭59−46076)。
【0003】電極にAuを採用した場合、Auの拡散現
象により、半導体機能膜にAuが拡散して半導体機能膜
の特性を劣化させるおそれがある。そこで、従来、特開
昭59−161885号公報に示すように、Auの拡散
による半導体機能膜の特性劣化を防止するために、半導
体機能膜である受感部とAu電極部とを配置する際に、
両者の距離を十分に取るようにパターン設計をして、そ
の間を導体で引き回して接続することにより、Auの受
感部への影響を防止する方法が採られている。この方法
を採用したホール素子電極構造を図4および図5に示
す。図4はこの半導体装置の平面図、図5はそのB−B
線断面図である。図示のように、フェライト基板01上
には、絶縁樹脂層02および半導体機能膜であるInS
b層03が順次積層されており、このInSb層03の
中央の受感部03a以外の部分には、オーミックコンタ
クトしたCu層04が形成されている。そして、Cu層
04上の受感部03aから最も離れた位置に、電極とな
るNi層05およびAu層06を積層することにより、
受感部03aとAu層06との距離を十分に採る構成と
なっている。
【0004】また、特開昭59−186382号公報に
は、Ti、Ni、Auの電極構造にしてAuと半導体機
能膜とを厚さ方向で離すことにより、Auによる特性変
化を防止する方法が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Auの
拡散を防止するために、図4および図5に示すように、
導体であるCu層04の引き回し部を長く形成した場合
には、素子面積を広くとらなければならないため、半導
体装置の小型化には不向きとなる。
【0006】また、Ti、NiおよびAu、またはCr
およびAuの電極構造では、真空蒸着の手法が採用され
るが、この場合、高価な金属を厚さを制御しながら順に
積層することになるので、工程が複雑となり、安価な半
導体装置が製造できない。
【0007】ところが、近年の技術動向は、半導体素子
のより一層の小型化であり、半導体機能膜と電極部との
距離は益々接近する傾向となっている。
【0008】本発明はこのような事情に鑑み、電極部を
構成する材料が半導体機能膜に悪影響を防止し、小型で
信頼性に優れた半導体装置の電極構造を提供することを
目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、パッケージ内で半導体素子とリード端子との電気
的接続のために形成する半導体素子電極部が、Niおよ
びPdの積層構造、あるいはNi−Pd合金で構成され
ており、好ましくは、その厚さが、0.01〜5μmの
範囲内であることを特徴とする半導体装置の電極構造に
ある。
【0010】すなわち、本発明の半導体装置のボンディ
ング用電極構造は、基板の上に形成した半導体機能膜に
パターン形成を施したウエハ上に、半導体機能膜とオー
ミック接合を実施し、その上に、NiおよびPdの積層
構造で、あるいはNi−Pd合金であり、好ましい厚み
の範囲として0.01〜5μmの範囲を挙げることがで
きる。
【0011】本発明では、電極の材料を選定することに
より、信頼性の優れた半導体装置を製造することがで
き、安価な半導体素子電極部の構造を提供する。本発明
でNiを使用するのは、ボンディングの信頼性を上げる
ためで、Pdは主にボンディング用電極の酸化を防止す
る作用がある。また、これらの作用を合わせ持つ、Ni
−Pd合金による電極構造も本発明の目的に合致する。
【0012】さらに、本発明で電極部の厚さを0.01
〜5μmとするのは、0.01μm未満では、下地の影
響が出て、不着等の現象が生じ、ボンディング性が劣
り、また、5μmを越えると、電極を構成する材料内に
歪みが生じ、ボンディング時に電極が剥離する傾向が著
しくなるためである。
【0013】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0014】半導体機能膜が例えばInSb、InA
s、GaAs、Si、Ge等であれば、半導体素子であ
るホール素子を製造できる。
【0015】図1〜3は、本発明を適用したホール素子
の電極構造の実施例を示し、図1はその平面図、図2お
よび図3は、それぞれ図1のA−A線断面図に相当す
る。
【0016】図示のように、基板1上には、絶縁膜2お
よび例えばInSbからなる半導体機能膜3が順次積層
されており、この半導体機能膜3の中央の受感部3a以
外の部分には、オーミックコンタクトしたCuなどの導
体層4が形成されている。そして、図2の構造では、導
体層4上に、ボンディング電極層としてNi層5および
Pd層6が積層されている。また、図3の構造では、導
体層4上に、ボンディング電極層としてNI−Pd合金
層7が形成されている。
【0017】従来構造では、電極最外層にAuを使用し
ており、導体(Cu)層の引き回しにより、電極部と受
感部である半導体機能膜との間に距離を取っていたが、
本発明の電極構造では、Auの拡散の影響を考慮しなく
てもよいので導体(Cu)層の引き回しが必要なく、例
えば、図1〜図3に示すように、非常にシンプルで、か
つ小型の半導体装置を製造することができる。
【0018】次に、本発明の半導体装置の電極構造の製
造例を具体的に説明する。
【0019】(実施例1)フェライトやセラミックから
なる基板1の上に絶縁樹脂層(絶縁膜2)を介して、半
導体機能膜3であるInSbまたはInAs薄膜を形成
し、ウエハを作製した。半導体機能膜3からホール素子
パターンを形成するのに、フォトリソグラフィの手法を
用いた。まず、ホール素子受感部3aに位置する領域
に、強アルカリ液に耐えるネガ型フォトレジストのパタ
ーンを形成した。次に、メッキ前処理を実施した後、受
感部3a以外に化学銅メッキを施した(導体層4)。更
に、銅メッキ厚を厚くするために、電解銅メッキも併用
し、約3μmの厚さの銅を析出させた。この銅を半導体
薄膜上に成膜することで、半導体薄膜とオーミックコン
タクトを実現させた。次に、ネガレジストを除去した
後、ポジレジストを用いて、ボンディング電極部を露出
させ、その他はレジストで被われた電極パターンを形成
した。前処理を実施した後、電解Niメッキ液に、4A
/dm2 の電流密度で7分30秒浸漬し、3.5μmの
厚さのNiを析出させる(Ni層5)。次に、十分洗浄
した後、日本高純度化学社製、電解Pdメッキ液、パラ
ブライト−SSTに2A/dm2 の電流密度で0.5μ
mの厚さのPdを析出させ(Pd層6)、Ni、Pdの
順の電極構造を構成した。次に、エッチングパターンを
ポジレジストで形成し、受感部、引き回し部、電極部を
残して、塩化第二鉄の溶液に数秒浸漬しエッチング除去
し、ホール素子をウエハ上に数千個形成した。次に、ダ
イシングして個々の素子に分割し、ホール素子ペレット
を作製した。
【0020】次に、ホール素子組立工程に移行する。こ
の組立工程は、リードフレーム上のアイランド部に、ホ
ール素子ペレットをダイボンドし、次にリードとホール
素子電極部とをワイヤボンディングの手法により、金線
でつないで電気的接続をした。このとき、ボンディング
後の剪断強度も、60g以上あり、十分なボンディング
の信頼性があることが確認できた。次に、トランスファ
モールド、リード端子フォーミング、電気検査等の工程
を経て、ホール素子が完成した。
【0021】(実施例2)Si基板1表面に熱酸化処理
をし、絶縁膜2であるSiO2 を形成した面に、InS
bを蒸着しウエハを作製した。実施例1と同様な工程
で、銅によるオーミックコンタクトを取った(導体層
4)後、フォトレジストにより電極パターンを形成し
た。次に、電解Niメッキにより、Niを0.5μm析
出させ(Ni層5)、その後、電解Pdメッキにより、
Pdを0.1μm析出させ(Pd層6)、電極を形成し
た。その後は、実施例1と同様な工程を経て、ホール素
子を完成させた。絶縁樹脂層が存在しないので、低応力
ボンディングが可能で、剪断強度も60g以上を確認で
き信頼性の優れたホール素子を製造した。
【0022】(実施例3)実施例1と同様の工程を経
て、フォトレジストにより、電極パターンを形成した。
次に、Niメッキを実施した後、上村工業社製オールナ
551Mの金ストライク浴でAuのストライクメッキを
実施した。その後、同社製の酸性タイプのパラジウム4
50にてPdメッキを実施し、Pdを1〜1.2μm析
出させ電極を形成した。Auは、NiとPdとの密着性
を上げるための目的で、極薄くつけた。酸性タイプのP
dメッキはPdの皮膜に水素吸蔵が少ないのでもろくな
く、硬いPd皮膜を厚付け可能である。こうして形成し
た電極は、剪断強度60g以上を得るボンディングが確
認できた。
【0023】(実施例4)実施例1と同様な工程を経
て、電極パターンを形成した。次に、田中貴金属社製の
電解Ni+Pd液であるPALLADEX82GVにて
Ni−Pdメッキを実施した。このメッキ液はPd20
%、Ni80%のNi−Pd合金を析出する。これを3
μm析出させ、電極を形成した(Ni−Pd合金層
7)。次に、実施例1と同様な工程を経てホール素子を
製造した。こうして形成した電極は、剪断強度60g以
上を得る信頼性の優れたボンディングが可能であった。
【0024】本発明の実施例は、半導体機能素子の一つ
であるホール素子を例にあげて、説明したが、本発明の
電極構造は、ボンディング用電極構造に対して提供した
ものであるので、本質的に他の種類の半導体機能素子で
も、適用できることは明らかである。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本発明の
半導体装置の電極構造によれば、化学的に安定なPdを
採用することにより、拡散の影響が無いので半導体機能
素子の特性が劣化しない電極を形成することができ、信
頼性の優れた半導体装置を製造することができる。ま
た、PdとAuの建値の違いから分かるようにPdを使
用した場合Auより安価な電極構造にすることが可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したホール素子の電極構造の一実
施例を示す平面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】他の実施例に係る電極構造を示し、図1のA−
A線断面図に相当する。
【図4】従来技術に係るホール素子の電極構造を示す平
面図である。
【図5】図4のB−B線断面図である。
【符号の説明】
1 基板 2 絶縁膜 3 導電層(Cu) 4 半導体機能膜 5 Ni層 6 Au層 7 Ni−Pd合金層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パッケージ内で半導体素子とリード端子
    との電気的接続のために形成する半導体素子電極部が、
    NiおよびPdの積層構造、あるいはNi−Pd合金で
    構成されていることを特徴とする半導体装置の電極構
    造。
JP5276739A 1993-11-05 1993-11-05 半導体装置の電極構造 Pending JPH07130790A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002019342A1 (fr) * 2000-08-30 2002-03-07 Hitachi, Ltd. Memoire permanente
JP2014022505A (ja) * 2012-07-17 2014-02-03 Renesas Electronics Corp 半導体装置およびその製造方法
WO2023243138A1 (ja) * 2022-06-14 2023-12-21 三菱重工業株式会社 パワーモジュール用基板

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A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030304