JPH10321845A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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Abstract
を有する半導体装置を提供する。 【解決手段】ｎ- 半導体基板１０にアノードｐ+ 領域２
が形成され、アノードｐ+ 領域２上に１０μｍ以上の厚
みのアノード電極３が形成され、アノードｐ + 領域２と
反対側にカソードｎ+ 領域４が形成され、カソードｎ+
領域４上にカソード電極５が形成され、カソード電極５
は金属製基板８にはんだ７で固着され、アノード電極３
上にはコンタクト端子体６が接触されてる。アノード電
極３と接触するコンタクト端子体６の表面の粗さはＲa
値で０．３μｍ以上で、加圧力を９８０Ｎ／ｃｍ2 以上
とする。
Description
イポーラトランジスタ（以下、ＩＧＢＴという）チップ
とダイオードチップとが同一パッケージに収納されてい
る加圧接触型で平型の半導体装置に関する。
ング動作が可能なＩＧＢＴの発達とともに、これと組み
合わせるフリーホイーリングダイオードの特性改善も進
められている。図５はプレーナ型ダイオードの要部断面
図である。ｎ- 半導体基板１０にアノードｐ+ 領域２が
イオン注入とドライブ拡散により形成されている。アノ
ードｐ + 領域２上にアノード電極３が形成され、アノー
ドｐ+ 領域２と反対側にカソードｎ+ 領域４が形成さ
れ、カソードｎ+ 領域４上にカソード電極５が形成され
ている。カソード電極５は金属製基板８にはんだ７で固
着され、アノード電極３上には加圧、導電、放熱体を兼
ね備えた金属製のコンタクト端子体６が接触されてる。
尚、アノードｐ+ 領域２とカソードｎ+ 領域４とに挟ま
れた領域がｎ- 領域１となる。
ドとして、ＩＧＢＴと共に同一パッケージに複数個収納
され、逆導通型の平型ＩＧＢＴとなり、インバータ装置
などに適用される。このダイオードの動作はアノード電
極３に負電位、カソード電極５に正電位を印加した場合
は、ダイオードは逆阻止状態となり、また逆の電位を印
加した場合は、導通状態となる。
した場合は、ダイオードには数十ｍｓの短時間で定格電
流の１０倍程度の過電流が流れる可能性がある。しか
し、その場合でもダイオードが破壊しないことが要求さ
れる。ダイオードに限界値以上の過電流が流れると、損
失によりダイオードが発熱して、溶融破壊を発生させ
る。その結果整流性が失われる。
触型の素子では、その限界値よりも小さい電流で逆阻止
耐圧が低下する現象がある。これは加圧の偏りにより局
部的に電流が集中し、コンタクト端子体と接触するアノ
ード電極３の表面に数十μｍの微小な溶融が起きて、こ
の溶融によりダイオードのｐｎ接合が局部的に破壊され
るためである。
て、高い過電流限界値（サージ電流耐量ともいう）を有
する半導体装置を提供することにある。
めに、半導体チップの一方の第１主電極が導体に固着さ
れ、他方の第２主電極がコンタクト端子体と加圧接触さ
れる半導体装置において、第２主電極の厚さが１０μｍ
以上である構成とする。こうすることで、コンタクト端
子体と第２主電極との接触が偏加圧されても、厚い第２
主電極が座布団のように緩衝層として働き、偏加圧力を
吸収するため、溶融破壊を起こす過電流限界値を上げる
ことができる。
面の粗さがＲa 値で０．３μｍ以上であるとよい。コン
タクト端子体の表面粗さが粗くなると、粗い突起部分で
第２主電極と確実に接触するようになり、第２主電極の
局部溶融が発生し難くなり、逆阻止耐圧の低下を確実に
抑えることができる。
で、コンタクト端子体の表面の粗さがＲa 値で０．３μ
ｍ以上にすると効果的である。この半導体装置の動作時
に、半導体チップとコンタクト端子体とが９８０Ｎ／ｃ
ｍ2 以上で圧接されると効果的である。コンタクト端子
体と第２主電極との加圧力が大きくなると、接触抵抗が
小さくなる。そのため、加圧力は大きい程よいが、ある
９８０Ｎ／ｃｍ2 以上で接触抵抗が飽和する。そのた
め、第２主電極とコンタクト端子体との接触面におい
て、９８０Ｎ／ｃｍ2 以上の加圧力で使用した場合、過
電流限界値は飽和する。
図（ａ）は要部断面図、同図（ｂ）はコンタクト端子体
のアノード電極と接触する面の模式的な拡大断面図あ
る。図１において、ｎ- 半導体基板１０にアノードｐ+
領域２が１×１０13ｃｍ-2のドーズ量のボロンイオンを
イオン注入し、１１５０℃で５時間のドライブ拡散して
形成されている。アノードｐ+ 領域２上に１０μｍ以上
（実用的には２０μｍ以下の範囲がよい）の厚みのアノ
ード電極３がＡｌ−Ｓｉのスパッタ蒸着膜（Ａｌ−Ｓｉ
膜のこと）で形成され、アノードｐ+ 領域２と反対側に
カソードｎ+ 領域４が形成され、カソードｎ+ 領域４上
にカソード電極５が形成され、半導体チップとなる。こ
の半導体チップのカソード電極５は金属製基板８にはん
だ７で固着され、アノード電極３上には加圧、導電、放
熱体を兼ね備えた金属製のコンタクト端子体６が接触さ
れてる。コンタクト端子体６のアノード電極３と接触す
る表面の粗さはＲa 値で０．３μｍ以上（実用的には１
μｍ以下の範囲がよい）とする。このダイオードが約３
００Ａ（約１００Ａ／ｃｍ2 ）のフリーホイールダイオ
ードとして、ＩＧＢＴと共に同一パッケージに複数個収
納され、逆導通型の平型ＩＧＢＴが完成する。この平型
ＩＧＢＴをインバータ装置などに組み込む場合は、加圧
力（コンタクト端子体と金属製基板とを圧接する力）を
９８０Ｎ／ｃｍ2 以上（実用的には１９６０Ｎ／ｃｍ2
以下の範囲がよい）とする。この加圧力は当然、コンタ
クト端子体６とアノード電極３との接触圧力となる。
尚、表面粗さのＲａ値は、ＪＩＳで規定されているのも
のを用いた。これは表面の断面曲線を用いて、その中心
線の平均粗さの値である。
膜の厚みが６μｍと１０μｍの場合の過電流限界値の比
較を示す。過電流限界値（サージ電流耐量のこと）は、
素子温度１２５℃で、電流パルス幅２０ｍｓの正弦波の
ピーク値で測定した。ここで使用した素子のコンタクト
端子体の研磨の粗さはＲａ値で０．３μｍ、また加圧力
は１００ｋｇｆ／ｃｍ2 である。Ａｌ−Ｓｉ膜厚を６μ
ｍから１０μｍとすると、２８００Ａ溶融破壊素子（２
８００Ａで溶融破壊する素子）が５７．９％から１６．
９％に減少する。２８００Ａ以下耐圧劣化素子（２８０
０Ａ以下で微小なアノード電極の溶融により耐圧が低下
する素子）は３６．８％から３３．３％となり余り変化
がない。また２８００Ａ劣化なしの素子（溶融破壊せ
ず、耐圧低下もしない素子）が５．３％から５０％に増
大する。このように、Ａｌ−Ｓｉ膜厚を増大させると、
例え偏加圧があってもこのＡｌ−Ｓｉ膜が緩衝層として
働くため、コンタクト端子体との接触が良好となり、過
電流限界値を増大させることができる。尚、Ａｌ−Ｓｉ
膜厚が厚過ぎると微細パターンニングができなくなるた
め、２０μｍ以下がよい。また図中のコンタクト端子は
コンタクト端子体のことである。
流限界値の比較を示す。細かく研磨したＲａ値で０．０
５μｍのコンタクト端子体では、全ての素子が２８００
Ａ以下耐圧劣化素子であったものが、粗めに研磨したＲ
ａで０．３μｍのコンタクト端子体では、２８００Ａ以
下耐圧劣化素子の割合は３３．３％と激減している。表
面粗さが粗いと突起部が大きくなり、アノード電極との
接触が確実におこなわれるために、過電流通電による耐
圧低下を大幅に抑制できる。ここではデータでは示して
いないがコンタクト端子体の表面の粗さが粗過ぎるとア
ノード電極を突起が突き破りシリコンチップを損傷する
のでＲａ値で１μｍ以下がよい。尚、素子のアノード電
極を形成するＡｌ−Ｓｉ膜の厚みは１０μｍで加圧力は
９８０Ｎ／ｃｍ2 である。
す。ここで加圧力とは、コンタクト端子体とアノード電
極との接触部での単位面積あたりの加圧力をいう。ここ
でのデータは複数個の素子で試験した中で最小値を示し
た。加圧力を増加し、９８０ｋｇｆ／ｃｍ2 以上で過電
流限界値は飽和する。これは接触抵抗が飽和するためで
ある。このように、加圧接触型の半導体装置では９８０
Ｎ／ｃｍ2 以上で使用することが望ましい。但し、加圧
し過ぎるとシリコンチップが割れるなどの不都合がでる
ので１９６０Ｎ／ｃｍ2 以下で使用するのがよい。尚、
素子のアノード電極を形成するＡｌ−Ｓｉ膜の厚みは１
０μｍでコンタクト端子体の表面粗さはＲａ値で０．３
μｍである。尚、図中のコンタクト端子はコンタクト端
子体のことである。
μｍ以上、コンタクト端子体の表面粗さをＲａ値で０．
３以上、加圧力を９８０Ｎ／ｃｍ2 以上とすることで、
オン電圧や逆回復特性など諸特性を損じることなく過電
流限界値を大幅に向上ＳＵＲＵことができる。
（ｂ）はコンタクト端子体のアノード電極と接触する面
の模式的な拡大断面図
の過電流限界値を比較した図
比較を示す図
Claims (4)
- 【請求項１】半導体チップの一方の第１主電極が導体に
固着され、他方の第２主電極がコンタクト端子体と加圧
接触される半導体装置において、第２主電極の厚さが１
０μｍ以上であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】半導体チップの一方の第１主電極が導体に
固着され、他方の第２主電極がコンタクト端子体と加圧
接触される半導体装置において、第２主電極と接するコ
ンタクト端子体の表面の粗さがＲa 値で０．３μｍ以上
であることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項３】第２主電極と接するコンタクト端子体の表
面の粗さがＲa 値で０．３μｍ以上であることを特徴と
する請求項１記載の半導体装置。 - 【請求項４】半導体装置の動作時に、半導体チップとコ
ンタクト端子体とが９８０Ｎ／ｃｍ2 以上で圧接される
ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12919897A JP3525147B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12919897A JP3525147B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10321845A true JPH10321845A (ja) | 1998-12-04 |
| JP3525147B2 JP3525147B2 (ja) | 2004-05-10 |
Family
ID=15003574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12919897A Expired - Lifetime JP3525147B2 (ja) | 1997-05-20 | 1997-05-20 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3525147B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101834254A (zh) * | 2006-09-22 | 2010-09-15 | 晶元光电股份有限公司 | 发光组件及其制造方法 |
-
1997
- 1997-05-20 JP JP12919897A patent/JP3525147B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101834254A (zh) * | 2006-09-22 | 2010-09-15 | 晶元光电股份有限公司 | 发光组件及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3525147B2 (ja) | 2004-05-10 |
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