JPS5916404B2 - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS5916404B2 JPS5916404B2 JP11020275A JP11020275A JPS5916404B2 JP S5916404 B2 JPS5916404 B2 JP S5916404B2 JP 11020275 A JP11020275 A JP 11020275A JP 11020275 A JP11020275 A JP 11020275A JP S5916404 B2 JPS5916404 B2 JP S5916404B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- weight
- semiconductor element
- brazing
- weight percent
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアルミニウム系のろう材を用いた半導体装置に
関する。
関する。
従来、シリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）砒化ガ
リウム（ＧａＡｓ）等の半導体材料で出来た半導体素子
をリードフレームや容器の素子支持部にろう付け固定す
るには、金（Ａｕ）又はＡｕ−Ｓｉ共晶合金やＡｕ−Ｇ
ｅ共晶合金等が用いられていた。
リウム（ＧａＡｓ）等の半導体材料で出来た半導体素子
をリードフレームや容器の素子支持部にろう付け固定す
るには、金（Ａｕ）又はＡｕ−Ｓｉ共晶合金やＡｕ−Ｇ
ｅ共晶合金等が用いられていた。
しかしながら、かかる半導体特にシリコンに対する拡散
系数の大きな金を含有するろう材では、熱処理の際金が
半導体中に速〈拡散してしまい、この結果キャリヤの寿
命時間（ＬｉｆｅＴｉｍｅ）が短か＜なり電流増幅率ｈ
ｆｅが小さくなる欠点がある。さらに金を含有するため
高価になる。本発明は安価で半導体素子の電気的特性に
影響を与えずかつ低温で抵抗接触する半導体素子用ろう
材を用いた半導体装置を提供するものである。
系数の大きな金を含有するろう材では、熱処理の際金が
半導体中に速〈拡散してしまい、この結果キャリヤの寿
命時間（ＬｉｆｅＴｉｍｅ）が短か＜なり電流増幅率ｈ
ｆｅが小さくなる欠点がある。さらに金を含有するため
高価になる。本発明は安価で半導体素子の電気的特性に
影響を与えずかつ低温で抵抗接触する半導体素子用ろう
材を用いた半導体装置を提供するものである。
本発明は半導体素子を金属基板上にろう接しているろう
材が２０〜８０重量パーセントのゲルマニウム（Ｇｅ）
と４重量パーセント以下の前記半導体素子構成素材と残
部アルミニウム（ＩＶ、）とからなり、必要に応じ半導
体素子との濡れ特性を改善するビスマス（Ｂｉ）、ガリ
ウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ニッケル（Ｎｉ）
、アンチモン（Ｓｂ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム
（Ｍｇ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）のうち少なぐ
とも一種を合計２重量パーｃント以下含有していること
を特徴とする半導体装置である。本発明によればろう材
は全て安価な金属から構成されており、ろう材そのもの
が安価であるばかりでなく、金（Ａｕ）等のような半導
体中への拡散係数が大きく少数キャリアのライフタイム
を小さぐする金属を含有していないため、半導体素子の
電流増幅率をろう材によつて小さくすることがない。
材が２０〜８０重量パーセントのゲルマニウム（Ｇｅ）
と４重量パーセント以下の前記半導体素子構成素材と残
部アルミニウム（ＩＶ、）とからなり、必要に応じ半導
体素子との濡れ特性を改善するビスマス（Ｂｉ）、ガリ
ウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ニッケル（Ｎｉ）
、アンチモン（Ｓｂ）、チタン（Ｔｉ）、マグネシウム
（Ｍｇ）、クロム（Ｃｒ）、亜鉛（Ｚｎ）のうち少なぐ
とも一種を合計２重量パーｃント以下含有していること
を特徴とする半導体装置である。本発明によればろう材
は全て安価な金属から構成されており、ろう材そのもの
が安価であるばかりでなく、金（Ａｕ）等のような半導
体中への拡散係数が大きく少数キャリアのライフタイム
を小さぐする金属を含有していないため、半導体素子の
電流増幅率をろう材によつて小さくすることがない。
またＡｕ−Ｓｉ共晶合金に比し、本願発明のＡｔ一Ｇｅ
共晶合金は半導体素子に対するシヨツトキ一障壁が低い
のでより完全な抵抗接触が得られる。
共晶合金は半導体素子に対するシヨツトキ一障壁が低い
のでより完全な抵抗接触が得られる。
本願のろう材の溶融温度は４２４℃であり、ろう接によ
つて半導体素子中のＰ−Ｎ接合を破壊したり移動せしめ
たりすることはない。さらに本願のろう材はフラツクス
を必要とせず、空気中での熱処理で容易にろう付けでき
る。またＧｅ−Ａｔ合金ろう材中にＧｅを１０重量パー
セント以上含有せしめると圧延屈曲等の塑性加工がほと
んど不可能であるが、Ａｔ−Ｇｅ合金を２５０〜４００
℃で塑性加工すると良好な塑性加工性がある。
つて半導体素子中のＰ−Ｎ接合を破壊したり移動せしめ
たりすることはない。さらに本願のろう材はフラツクス
を必要とせず、空気中での熱処理で容易にろう付けでき
る。またＧｅ−Ａｔ合金ろう材中にＧｅを１０重量パー
セント以上含有せしめると圧延屈曲等の塑性加工がほと
んど不可能であるが、Ａｔ−Ｇｅ合金を２５０〜４００
℃で塑性加工すると良好な塑性加工性がある。
従つてＡｔ−Ｇｅ合金を２５０〜４００℃で塑性加工し
てリボン線状、棒状、箔状等のＡｔ−Ｇｅ合金ろう材を
得ることができる。次に本発明の実施例により本発明を
より詳細に説明する。第１表は１〜１５の実施例のＡｔ
−Ｇｅ合金ろう材の組成等を示したものである。
てリボン線状、棒状、箔状等のＡｔ−Ｇｅ合金ろう材を
得ることができる。次に本発明の実施例により本発明を
より詳細に説明する。第１表は１〜１５の実施例のＡｔ
−Ｇｅ合金ろう材の組成等を示したものである。
５０Ｇｅ−５０Ａｔ１Ｇａ−ＡｓＩ４５Ｏ℃まず実施例
１について説明する。
１について説明する。
約５×１０のＳｂを不純物として含むＮ型シリコン基板
に約１×１０２１のＰを含むＮ＋型シリコンエビタキシ
ヤル層を約１．５μ形成し、このＮ＋型シリコンエビタ
キシヤル層上に、真空蒸着により、アルミニウムを約１
．５μ形成し、抵抗接続部を形成し、一方、Ｎ型シリコ
ン基板を本発明に関与するＧｅ２Ｏ重量パーセント残部
Ａｔからなるろう材で５μ厚の銀メツキされたＦｅ−Ｎ
ｉ合金リードフレーム上に融着した。この時の融着温度
は、 ４５０℃とし、Ｎ型シリコンエビタキシヤル層よ
りのシリコンの溶出量はろう材の約２重量パーセントで
あつた。本ダイオードのシヨツトキーダイオード特性（
電圧一電流特性）の測定を行つた。本特性カーブは、極
性を変えて測定したが、本発明の実施例では第１図に示
すように極性を変えても、一直線ａのカープ特性が得ら
れ、半導体基板との抵抗接続性は充分良好であることが
判明した。尚第１図に示した曲線ｂは、半導体装置の抵
抗性接続が充分とれていないで非抵抗性接触を示す電気
特性を例示的に示したものである。第２実施例は第１実
施例と同じくＮ型シリコン基板上にＮ型シリコンエビタ
キシヤル層を形成したもののシリコン基板を８０重量パ
ーセントのＧｅと２０重量パーセントのアルミニウムと
の共晶合金を用いて銀メツキの施されたＦｅ−Ｎｉ合金
リードフレーム上に４５０℃で融着したものである。
に約１×１０２１のＰを含むＮ＋型シリコンエビタキシ
ヤル層を約１．５μ形成し、このＮ＋型シリコンエビタ
キシヤル層上に、真空蒸着により、アルミニウムを約１
．５μ形成し、抵抗接続部を形成し、一方、Ｎ型シリコ
ン基板を本発明に関与するＧｅ２Ｏ重量パーセント残部
Ａｔからなるろう材で５μ厚の銀メツキされたＦｅ−Ｎ
ｉ合金リードフレーム上に融着した。この時の融着温度
は、 ４５０℃とし、Ｎ型シリコンエビタキシヤル層よ
りのシリコンの溶出量はろう材の約２重量パーセントで
あつた。本ダイオードのシヨツトキーダイオード特性（
電圧一電流特性）の測定を行つた。本特性カーブは、極
性を変えて測定したが、本発明の実施例では第１図に示
すように極性を変えても、一直線ａのカープ特性が得ら
れ、半導体基板との抵抗接続性は充分良好であることが
判明した。尚第１図に示した曲線ｂは、半導体装置の抵
抗性接続が充分とれていないで非抵抗性接触を示す電気
特性を例示的に示したものである。第２実施例は第１実
施例と同じくＮ型シリコン基板上にＮ型シリコンエビタ
キシヤル層を形成したもののシリコン基板を８０重量パ
ーセントのＧｅと２０重量パーセントのアルミニウムと
の共晶合金を用いて銀メツキの施されたＦｅ−Ｎｉ合金
リードフレーム上に４５０℃で融着したものである。
シリコンのろう材中への流出はやはりろう材に対し２重
量パーセントであつた。第３実施例に用いたＧｅ５３重
量パーセントＡｔ４７重量パーセントは、４２４℃に共
晶点をもつろう材で、限界融着温度５００℃でシリコン
半導体基体からシリコンをろう材中に４重量パーセント
溶出して、融着できるが、融着温度が４５０℃になると
シリコンのろう材中への溶出量は約２重量パーセントと
なる。
量パーセントであつた。第３実施例に用いたＧｅ５３重
量パーセントＡｔ４７重量パーセントは、４２４℃に共
晶点をもつろう材で、限界融着温度５００℃でシリコン
半導体基体からシリコンをろう材中に４重量パーセント
溶出して、融着できるが、融着温度が４５０℃になると
シリコンのろう材中への溶出量は約２重量パーセントと
なる。
融着温度は５００℃を越えてしまうと、半導体素子の破
壊が起る為、４２４℃〜５００℃が実施可能な温度であ
る。第４、第５、第６実施例力・ら、半導体素子構成成
分がＧａＡＳｘＰｌ−ｘ混晶でも本発明の適用が可能な
ことが判明した。
壊が起る為、４２４℃〜５００℃が実施可能な温度であ
る。第４、第５、第６実施例力・ら、半導体素子構成成
分がＧａＡＳｘＰｌ−ｘ混晶でも本発明の適用が可能な
ことが判明した。
第６実施例〜第１４実施例から、半導体素子と、ろう材
の濡れ性を改善するための添加成分、Ｂｉ，Ｉｎ，Ｎｉ
，Ｓｂ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｚｎを含有したろう材での
ろう付け可能であることが判明した。
の濡れ性を改善するための添加成分、Ｂｉ，Ｉｎ，Ｎｉ
，Ｓｂ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｃｒ，Ｚｎを含有したろう材での
ろう付け可能であることが判明した。
本発明に使用のろう材は、半導体素子の汚損を避ける為
、フラツクス等の半田付け性改良剤を使用しな（・で、
これらの添加成分は極めて濡れ改良に有効であることが
判明した。し力・しながらこれらの添加成分は２重量パ
ーセントを越えると、その濡れ改善作用が強すぎて、該
成分のろう付け中での酸化が進み、ろう付け密着性が悪
〈なる。第１５実施例は、Ｓｉ半導体素子のろう付け面
に、あらかじめ約１．５μ厚の抵抗接続Ａｔ層を形成し
た半導体素子をＧｅ−Ａｔ共晶合金で、融着したもので
、本発明は、半導体素子ろう付け面に抵抗接続層がある
半導体素子にも適用可能なことが判明した。これら、第
１〜第１５実施例の半導体素子融着は、Ｆｅ−Ｎｉ合金
に銀メツキが５μされたリードフレームを使用して行つ
たものであるが、第１５実施例力・らも判るように、表
面にＡｔ層が形成されているリードフレームでも融着可
能であることは容易に判る。以上本発明の実施例に関し
て説明したが、ゲルマニウムの含有量が２０重量パーセ
ント以下では融着温度４５０℃でも固相、液相両相が混
在し固相割合が大きいので半導体素子片のろう材として
はろう付け性が悪い。
、フラツクス等の半田付け性改良剤を使用しな（・で、
これらの添加成分は極めて濡れ改良に有効であることが
判明した。し力・しながらこれらの添加成分は２重量パ
ーセントを越えると、その濡れ改善作用が強すぎて、該
成分のろう付け中での酸化が進み、ろう付け密着性が悪
〈なる。第１５実施例は、Ｓｉ半導体素子のろう付け面
に、あらかじめ約１．５μ厚の抵抗接続Ａｔ層を形成し
た半導体素子をＧｅ−Ａｔ共晶合金で、融着したもので
、本発明は、半導体素子ろう付け面に抵抗接続層がある
半導体素子にも適用可能なことが判明した。これら、第
１〜第１５実施例の半導体素子融着は、Ｆｅ−Ｎｉ合金
に銀メツキが５μされたリードフレームを使用して行つ
たものであるが、第１５実施例力・らも判るように、表
面にＡｔ層が形成されているリードフレームでも融着可
能であることは容易に判る。以上本発明の実施例に関し
て説明したが、ゲルマニウムの含有量が２０重量パーセ
ント以下では融着温度４５０℃でも固相、液相両相が混
在し固相割合が大きいので半導体素子片のろう材として
はろう付け性が悪い。
ゲルマニウムの含有量８０重量パーセント以上でも同様
にろう付け性が悪化する。更に望ましくは５００℃以下
で完全に液相になるゲルマニウム４０〜５７重量パーセ
ント卦よびアルミニウム４３〜５０重量パーセントに選
ばれる。シリコン等の半導体の含有量は極く微量で融点
が下がり、濡れ性が上つてろう付け性を改善する。この
シリコン等の半導体の含有量は望ましくは０．００１〜
４重量パーセントに選定される。ピスマス、ガリウム、
インジウム ニツケル、アンチモン、チタン、マグネシ
ウム、ノロム、亜鉛に関しても同様で少なくともいづれ
か一種が極く微量存在するだけで濡れ性が改善され、望
ましく１ｆｊ．０．００１〜２重量パーセントに選ばれ
る。半導体としてシリコン、ゲルマニウムの他に砒化ガ
リウム等の化合物半導体が適用できる。
にろう付け性が悪化する。更に望ましくは５００℃以下
で完全に液相になるゲルマニウム４０〜５７重量パーセ
ント卦よびアルミニウム４３〜５０重量パーセントに選
ばれる。シリコン等の半導体の含有量は極く微量で融点
が下がり、濡れ性が上つてろう付け性を改善する。この
シリコン等の半導体の含有量は望ましくは０．００１〜
４重量パーセントに選定される。ピスマス、ガリウム、
インジウム ニツケル、アンチモン、チタン、マグネシ
ウム、ノロム、亜鉛に関しても同様で少なくともいづれ
か一種が極く微量存在するだけで濡れ性が改善され、望
ましく１ｆｊ．０．００１〜２重量パーセントに選ばれ
る。半導体としてシリコン、ゲルマニウムの他に砒化ガ
リウム等の化合物半導体が適用できる。
第１図はシリコンと本願発明０２う材との接触による電
気的特性卦よび非抵抗接触を示す図である。 ａ・・・・・・シリコンと本願発明のろう材との接触に
よる電気的特性、ｂ・・・・・・非抵抗性接触。
気的特性卦よび非抵抗接触を示す図である。 ａ・・・・・・シリコンと本願発明のろう材との接触に
よる電気的特性、ｂ・・・・・・非抵抗性接触。
Claims (1)
- １ 半導体素子と、該半導体素子を載置する少なくとも
表面が金属層である素子載置部材と、前記半導体素子と
前記素子載置部材とをろう付するろう材とを含み、該ろ
う材は４重量パーセント以下の前記半導体素子を構成す
る半導体と、２０〜８０重量パーセントのゲルマニウム
と、２０〜８０重量パーセントのアルミニウムとを含有
し、前記ゲルマニウムとアルミニウムと半導体素子を構
成する半導体との合計が９８重量パーセント以上であり
、さらにビスマス、ガリウム、インジウム、ニッケル、
アンチモン、チタン、マグネシウム、クロムおよび亜鉛
からなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を２重量
パーセント以下含有してなることを特徴とする半導体装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11020275A JPS5916404B2 (ja) | 1975-09-10 | 1975-09-10 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11020275A JPS5916404B2 (ja) | 1975-09-10 | 1975-09-10 | 半導体装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4198183A Division JPS58169915A (ja) | 1983-03-14 | 1983-03-14 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5233480A JPS5233480A (en) | 1977-03-14 |
| JPS5916404B2 true JPS5916404B2 (ja) | 1984-04-16 |
Family
ID=14529629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11020275A Expired JPS5916404B2 (ja) | 1975-09-10 | 1975-09-10 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5916404B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6211402U (ja) * | 1985-07-05 | 1987-01-23 | ||
| JPH01145203U (ja) * | 1988-03-29 | 1989-10-05 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57114243A (en) * | 1981-01-07 | 1982-07-16 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
| EP0264648B1 (en) * | 1986-09-25 | 1993-05-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of producing a film carrier |
| JP5861526B2 (ja) * | 2012-03-27 | 2016-02-16 | 住友金属鉱山株式会社 | Ｐｂを含まないＧｅ−Ａｌ系はんだ合金 |
-
1975
- 1975-09-10 JP JP11020275A patent/JPS5916404B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6211402U (ja) * | 1985-07-05 | 1987-01-23 | ||
| JPH01145203U (ja) * | 1988-03-29 | 1989-10-05 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5233480A (en) | 1977-03-14 |
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