JPS5821424B2 - 半導体材料支持用基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシリコン等の半導体材料を利用した装置に使用
する半導体材料支持用基板の製造方法に関する。

一般に、半導体材料を利用した装置のうち、サイリスク
等のように、熱発生の大きい装置では、銅電極と半導体
材料（シリコン）との間に、基板を介在させ銅電極と半
導体材料との熱膨張係数の相違による熱衝撃によるクラ
ックを防止している。

この場合、この種基板材料どしては、半導体材料（シリ
コン）に近い熱膨張係数を持ち、熱伝導率並びに電気伝
導率の良好なモリブデンあるいはタングステン等の難融
性金属が使用されるのが普通である。

しかしながら、このような難融性金属を用いた基板は銅
電極と直接軟ロウによって接合させるのが難しいという
性質を有している。

しだがって、銅電極と基板との接合の際には、まず、基
板の一表面に予め貴金属あるいはその合金を溶着メッキ
等の方法で固着しておき、その後、銅電極を軟ロウ材に
よりロウ付けを行なうという方法が採用されている。

しかし、貴金属層を中間層として使用した場合、軟ロウ
付けの際、貴金属が一部軟ロウ中に溶出、浸食され、剥
離の原因となったり、電気伝導度・熱伝導度の低下を招
く等、種々欠点が生じる。

まだ、この方法は貴金属層を溶着する必要があるため、
経済性及び製造工程において非常に不利である。

本発明の目的は接合工程を簡略化することができ、且つ
、経済性においても有利な半導体材料支持用基板の製造
方法を提供することである。

本発明の他の目的は接続されるべき電極に直接圧接ある
いはロウ材を介して接着するととができる半導体材料支
持用基板の製造方法を提供することである。

本発明の更に他の目的は機械的に強固に密着させること
ができる平坦な複合基板を製造する方法を提供すること
である。

本発明によれば半導体材料を片面において支持し、他面
において電気伝導率・熱伝導率の高い電極材料と接続さ
れる基板において、前記半導体本料に近い熱膨張係数を
有する難融性金属材料にまっで構成された第１の平板に
、前記電極材料とｍ−材料によって構成された第２の平
板をクラットし、両平板が複合された構造を有する半導
体材木支持用基板の製造方法が得られる。

以下、図面を参照して説明する。

第１図は従来の半導体材料を利用した装置の一例を示す
断面図であり、ここではサイリスクラｙｐしている。

第１図を参照すると、半導体材料（シリコン）によって
構成されたシリコンペレット１０は上下からソルダ一層
１１を介してタングステンあるいはモリブデン等の難融
性金属円板１２によって支持されている。

また、金属円板１２はそれぞれ銅電極１３に接続される
が、通常の軟ロウでは難融性金属と銅とを接着すること
ができない。

そこで、従来では金属円板１２と銅電極１３との接合の
際に、金属円板１２の片面に貴金属又はその合金を予め
溶着しておき、その後、軟ロウ材を用いて銅電極１３と
の接合を行なっている。

したがって、銅電極１３と金属円板１２との間には貴金
属１４が介在した構成を有している。

なおシリコンペレット１００表面からはゲート電極１５
が取り出され、且つ、装置全体は外囲器１６により気密
封止されている。

上述した構造を有する半導体装置はシリコンペレット１
０と熱膨張係数の極めて近いタングステン又はモリブデ
ンにより強度ならびに温度補償されているため、熱疲労
に強いという利点を有している。

しかしながら、貴金属を使用することから経済性が悪く
、また、貴金属を溶着させる必要があることから、工程
も複雑になるという欠点があり、貴金属溶着表面が平坦
でないという欠点も生じる。

第２図は本発明の一実施例によって製作された複合基板
を説明するだめの斜視図である。

図に示すように、本発明の基板は２枚の平板が重ね合わ
さ汎た複合構造を有し、ここでは、モリブデン円板１７
と銅円板１８とが密着一体化された例を示している。

この複合構造を有する基板１２を使用する場合、モリブ
デン円板１７側の面でシリコンペレットを支持し、銅円
板１８の面で銅電極と接続を行なう。

この場合、銅円板１８と銅電極とは同一材料であるだめ
、通常の軟ロウ付けにより、銅円板１８を銅電極に接続
することができ、貴金属による前処理を行なう必要がな
い。

また、複合基板１２はモリブデン円板１７に銅円板１８
をクラッドすれば、半導体装置に生ずる５熱衝撃及び機
械的衝撃に十分耐え得るものが得られる。

即ち、まず、モリブデン板に銅板を載せ、銅の融点の近
傍で即ち、銅の融点より低い温度で熱処理して銅を部分
的にモリブデン板に溶着した後、圧延して圧着させるこ
とにより、密着性の良フ好な複合基板が得られる。

第３図は第２図に示す複合基板（銅クラツドモリブデン
板）を使用した半導体装置の断面図であり、ここではス
タッド型のサイリスタに適用した例である。

１ 第３図を参照すると、シリコンペレット１０はソル
ダ一層１１を介して、複合基板１２Ａ及び１２ＢＫより
支持されている。

この場合、下部複合基板１２Ａのモリブデン円板１１が
シリコンペレット１０側に而し、銅円板１８が銅電極（
スタフラド）１３に面している。

他方：上部複合基板１２Ｂもそのモリブデン円板１１側
がシリコンペレット１０側を向き、銅円板１８が銅電極
１３側を向くように配置されている。

この構造によって、シリコンペレット１０と複ｉ合基板
１２Ａ及び１２Ｂとは通常のアルミ等のソルダーにより
接合することができ、まだ、複合基板１２Ａ及び１２Ｂ
と銅電極１３も通常の軟ロウ材料１９により容易に接合
することができる。

しだがって、銅電極１３と複合基板１２Ａ及び］１２Ｂ
との接合の際、貴金属による前処理は不要となり、貴金
属の部分的溶出による電気伝導度・熱伝導度の低下、密
着不良等の事故は生じない。

第４図は本発明の複合基板を平型サイリスタに適用した
例を示す断面図である。

この型のサイリスクはモリブデン板あるいはタングステ
ン板２０にソルダー２１によりシリコンペレット２２を
取り付けておき、銅電極をロウ材を使用することなく、
加圧により押し付けた構造を有している。

この場合、シリコンペレット２２上部に設けられる銅電
極には通常タングステン板あるいはモリブデン板が取り
付けられているが、この実施例ではモリブデン材２３に
銅材２４がクラッドされた複合板２５をシリコンペレッ
ト２２の上部に加圧密接させている。

したがって、装置組立ての際には、複合板２５のモリブ
デン材２３０部分をシリコンペレット２２側に向け、鋼
材２４０部分を上て向けて加圧しておくだけでよい。

また、モリブデン板２０の下部に取り付けらねる銅電極
２６０代りにモリブデン材に鋼材をクラッドした複合板
を使用してもよい。

なお、上下両電極２５と２６との間にはセラミック２７
が設けられ、半導体ペレット２２を気密封＋ｈしている
。

上述した実施例では主に複合板の材料としてモリブデン
を使用する場合について述べたが、タングステンでもよ
いことは勿論である。

又、上述以外の用途で、ＩＣ基板に用いることも可能で
ある。

以上述べたように、本発明によりはシリコン材料に近い
熱膨張係数を有する難融性金属と銅材料とをクラッドす
ることにより、密着性の良い複合板を得ることができる
。

捷た、この複合板を使用すれば、銅電極との接合工程を
著しく簡略化することが可能で、材料及び工数が節減さ
れ経済的如有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来における支持基板を使用した半導体装置の
一例を示す断面図、第２図は本発明の支持基板を示す斜
視図、第３図及び第４図は本発明の支持基板を使用した
半導体装置を示す断面図である。 記号の説明 １０・・・シリコンペレット、１１・・・
ソルダ一層、１２・・・支持基板、１３・・・銅電極、
１４・・・貴金属層、１５・・・ケート電極、１６・・
・外囲器、１７・・・モリブデン円板、１８・・・銅円
板、１９・・・ハンダ層、２０・・・タングステンメは
モリブデン板、２１・・°ソルダ一層、２２・・・シリ
コンペレット、２５・・・銅クラツドモリブデン複合板
、２６・・・下部銅電極、２７・・・セラミック。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の平面と、該第１の平面に対向する第２の平面
   とを備え、第１の平面上で半導体材料と接合される一方
   、第２の平面上で、銅電極材料と接続して使用される基
   板の製造方法にお・いて、前記半導体材料に近い熱膨張
   係数を有する難溶融性金属材料の難溶融性平板及び前記
   銅電極材料と同じ材料によって形成された銅板とを用意
   する工程と、前記難溶融性平板の一方の面上に前記銅板
   を搭載した状態で、銅の融点の近傍まで温度を上昇させ
   る熱処理工程と、該熱処理工程後、前記銅板を圧延して
   圧着し、前記難溶融性平板上に、実質上平坦な銅のクラ
   ッド層を形成する工程とを備え、前記難溶融性平板の他
   方の面及び銅クラツド層の表向によって、それぞれ第１
   の平面及び第２の平面を与えることを特徴とする半導体
   材料支持用基板の製造方法。