JPS592175B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS592175B2
JPS592175B2 JP53091416A JP9141678A JPS592175B2 JP S592175 B2 JPS592175 B2 JP S592175B2 JP 53091416 A JP53091416 A JP 53091416A JP 9141678 A JP9141678 A JP 9141678A JP S592175 B2 JPS592175 B2 JP S592175B2
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silicon
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善生 山本
三男 小林
俊夫 鉄矢
修 薄田
宰 服部
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体装置にかかり、特に半導体素子の素子
配設合法への配設部の改良構造を備えた半導体装置に関
する。
シリコンの半導体素子（以下シリコンチップと称する）
をリードフレーム、ステム等の素子配設合法に配設して
形成された一例の半導体装置の一部を第１図に示す。
図において１はシリコンチップ、２は前記シリコンチッ
プを配設し一例のコレクタ領域を導出する素子配設合法
、３、３牡ベース、エミッタ電極をリードに導出するい
ずれもボンディングワイヤである。上記シリコンチップ
を素子配設合法に配設する手段のうち、従来多く適用さ
れたものにつき以下に述ぺる。
（ａ）シリコンチップと素子配設合法との間に約１０μ
ｍの厚さの金箔または金合金箔を介して接面させ金・シ
リコン共晶温度（３７２℃）以上に昇温して金・シリコ
ン合金を形成しマウントを行なう。
上記によると、次のチップマウント工程でスクラブを施
す必要からシリコンチップよりもかなり大きい面積の金
箔を用いるので、その厚さが限定されることと、マウン
トの温度管理を厳重に行なう必要がある。
また、金箔がシリコンチップより大きいためマウントで
のシリコンチップの位置ぎめ精度が悪く後の工程での不
良の発生が避けられず、金の使用量が多く高価につく欠
点がある。さらに、金箔をリードフレームに載置する工
程が必要で、しかもそのための装置は高い精度を要する
。この方法は充分に高い接合強度を得ることが困難で、
かつ、接合強度のばらつきが大きく製品の信頼性が低い
等の重大な欠点がある。（５）シリコンウエハの主面に
金または金を主成分とする合金を蒸着させ、炉内で加熱
して金・シリコン共晶層を形成してからクラツキングを
施しシリコンチツプとし、上記（ｄ）と同様にしてマウ
ントを施す。
上記によると、金・シリコン共晶層形成の段階でシリコ
ンが酸化し、次の工程のクラツキングに支障を生ずると
いう重大な欠点がある。
（ｃ）シリコンチツプの素子配設台床との対接面に予め
マウントに必要な層厚の金・シリコン合金層を形成し、
シリコン基板を個々のチツプに分割したのち上記合金層
によつて素子配設台床にマウントを施す。上記方法によ
れば、金箔を用いないので工程の容易化、コストダウン
その他（ａ）において述べた欠点は改善されるが、シリ
コン基板の割断がきわめて困難である欠点がある。
すなわち、マウントに必要な金・シリコン共晶層の層厚
は最小１μｍで、個々のチツ・プに分割するにあたつて
通常と逆に金・シリコン共晶層側からダイシングライン
に沿つて切断する方法が提供（特開昭５２−１３２７７
８号公報）されているが、実用上切断線とダイシングラ
インどの位置合わせが非常に困難な上に、位置ずれが１
００μｍ以上になる欠点がある。（ｄ）シリコンチツプ
が素子配設台床との対接面にマウントに所要とする金・
ゲルマニウム合金層、または金・アンチモン合金層を備
え、素子配設台床との間にろう材としてマウントがなさ
れる。
上記合金層はシリコン基板に被着され、割断されてシリ
コンチツプに形成される点は上述例と同じである。上記
方法は金・ゲルマニウムまたは金・アンチモンの合金層
とシリコン基板との接着強度に難点がある。
このため、チツプに分割するにあたり、上記合金層がシ
リコン面と剥離しやすく、また上記剥離の認められない
ものをマウントした場合でも接着強度が充分でなく、製
品の信頼性が乏しい。などの重大な欠点がある。この発
明は上記従来の欠点に対し、これを改良する構造の半導
体装置を提供するものである。
この発明にかかる半導体装置は、その半導体素子が素子
配設台床に対する配設面に、次に述ぺる四金属層よりな
る積層被着層を備えて配設が達成されたことを特徴とす
る。すなわち、銅、バナジウム、アルミニウム、チタニ
ウム、クロム、モリブデン、ニツケル・クロム合金の中
から選ばれた１の金属層または合金層の第１金属層と、
前記に積層被着されたニツケル層またはニツケルを主成
分とする合金層の第２金属層と、前記に積層被着された
金、ゲルマニウムを主成分とする合金層でなり素子配設
台床に対するろう層となる第３金属層と、前記第３金属
層にさらに積層被着された金、銀、白金の中から選ばれ
た１の金属層の第４金属層とからなる。次にこの発明を
一実施例の半導体装置につき図面を参照して詳細に説明
する。
実施例 １ 第２図に示す如く、複数個の一例のＰＮＰトランジスタ
チツブ１１ａ，１１ｂ・・・が形成されたシリコン基板
１１に第１金属層１２としてシリコンと強い接着性を有
する一例のバナジウム〜？約３００Ａ１第２金属層１３
としてニツケルを約１０００Ａ１第３金属層１４として
金・ゲルマニウム（１２Ｗｔ％）合金層１．０μｍ厚に
、さらに第４金属層１５の一例の金を５００Ａ厚にいず
れも蒸着被着したのち、シリコン基板をその上面（領域
形成面）よりダイヤモンドスクライブ法により個々のチ
ツプに分割する。
ついで前記チツプを一例の銀めつきが施された（リード
フレームの）素子配設台床２に金・ゲルマニウム合金層
１４をろう材として第３図の如くマウントする。上記の
如くして形成された半導体装置（一例の一部が第３図に
断面図示される）は歩留、ＶＣ３（Ｓａｔ）、（コレク
タ・エミツタ間飽和電圧）、Ｒｔｈ（熱抵抗）を示す値
は従来方法によるものに比し著るしく良好であつた。
上記のうちＲｔｈについて第４図に従来の半導体装置Ａ
，Ｎと本発明にかかる一実施例の半導体装置Ｂとの分布
を示した。なお、上記Ａは金箔を用いてマウントした半
導体装置、Ｎははんだ箔を用いてマウントした半導体装
置を夫々示すものである。本発明にかかるものはＲｔｈ
が低く、かつ、そのばらつきも小である。実施例 ２ 複数個の一例のＮＰＮトランジスタチツプが形 ・成さ
れたシリコン基板に次の順に積層して、第１金属層とし
てチタニウムを約３００Ａ１第２金属層としてニツケル
を約５００Ａ１第３金属層として金・ゲルマニウム（１
２Ｗｔ％）・アンチモン（０．１Ｗｔ％）合金層を約１
．０μＭ，．ｌ第４金属層として金層を約５００Ａ、を
蒸着形成したのち、分割を施し予め銀めつきの施された
リードフレームの素子配設台床に上記第３金属層をろう
材とし第４金属層を主として第３金属層の酸化防止のた
めに被覆しおきマウントを １行なつた。
上記により形成された半導体装置は歩留、ＶｃＯ（Ｓａ
ｔ）、Ｒｔｈ等について従来の半導体装置に比し優れた
値を示す。
特に第４図にＲｔｈにつき従来とこの発明の実施例とを
比較して示した。 冫この発明には次にあげる利点が
ある。（１）シリコン基板と金・ゲルマニウム合金層と
の間に両者に対して接着性の良好な二金属層の第１金属
層と第２金属層とを順次積層して設け、特に第１金属層
は第２金属層よりもシリコン基シ板に対する接着性のす
ぐれた金属または合金であるため、充分に高い接合強度
が得られ、第２金属層をもつて基板に接合したものに比
し剥れに原因する不良が１５％以上低減し製品の信頼性
を高めるとともに、準３金属層の金、ゲルマ ５ニウム
等がシリコン基板に拡散されるのを第２金属層よりも高
度に抑止し、鑞層の熱疲労耐性を向上して製品の信頼性
を高める。
（２）金・シリコン共晶をシリコン基板に設けるのでな
く金・ゲルマニウム共晶を設けるため、後ｊ述の如く分
割作業が容易となる。
さらに基板の分割にあたり、共晶層側から切断するなど
の欠点がなく、通常の手段の基板上面からダイシングラ
インに沿う切断でよい。ここで、金・シリコン共晶と金
・ゲルマニウム共晶とを比較するに、金・シリコン共晶
点はシリコン２．８５ｗｔ％、金・ゲルマニウム共晶点
はゲルマニウム１２Ｗｔ％にて、各々の密度は金１９．
３、シリコン２．４２、ゲルマニウム５．４６であるた
め、金・シリコン共晶中シリコンの占める体積％＝１９
％ 金・ゲルマニウム共晶中 ゲルマニウムの占める体積％＝３３％ 上記より金・シリコン共晶と金・ゲルマニウム共晶とを
比較すると、金・ゲルマニウム共晶はゲルマニウムの占
める体積％が相当大で、よつて金の占める比率が低くク
ラツキングが容易である。
（３）金とゲルマニウムとは通常蒸着の行なわれる１０
−１トール（ＴＯｒｒ）辺りの温度において蒸気圧がほ
とんど一致しており、金・ゲルマニウム合金層を真空蒸
着法により形成する場合、金・シリコンまた′ｉｌ＠金
・アンチモンに比し分別蒸発の心配もなく容易に達成し
うる。
なお金およびゲルマニウムの蒸気圧は金、ゲルマニウム
ともに５．５Ｘ１０−１Ｔ０ｒｒ１（２００００Ｋ）（
ＲＣＡ．ＲＥＶＩＥＷ．Ｊｕｎｅ．ｌ９６９，ｐ２９２
〜２９３）、シリコンは３．０Ｘ１０−２Ｔ０ｒｒ．で
ある。
（４）第４金属層の非酸化性金属層によりチツプの上記
各金属層特に金、ゲルマニウムを主成分とするろう接用
金属層の工程間における酸化が防止されるので、マウン
トの強度がきわめて良好に保持され、製造工程にて酸化
に原因する不良率が約１０％低減する顕著な効果がある
。（５）マウントにあたりスクラブの必要がないので、
ペレツトを傷つけることなく、工程の製品品質が向上で
き、さらに加工速度を上げることができる。
（６）高価な金は金・ゲルマニウム合金として最少必要
限しか用いないため、大幅にコストダウンできる。
また、マウントにあたり金箔を用いないので、次の利点
がある。
（７）金箔を用いることなく最低必要限の金・ゲルマニ
ウム合金をろう材としてマウントを施すため、マウント
における位置ぎめ精度が良好で後工程におけるワイヤー
ボンデイングの不良の発生がない。
（８）金箔を用いないため、金箔をリードフレーム等の
素子配設台床に載置するための装置が不要かつ工程が短
縮しうる。
【図面の簡単な説明】
第１図は半導体装置の一部の斜視図、第２図はこの発明
の一実施例のシリコン基板の一部の断面図、第３図は第
２図に示ずシリコンチツブを素子配設台床に配設してな
る半導体装置の一部を示す断面図、第４図はこの発明の
効果を説明するための線図である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を夫々示す。
１，１１ａ，１１ｂ・・・シリコンチツプ、２・・・素
子配設台床、１１・・・シリコン素子、１２・・・第１
金属層、１３・・・第２金属層、１４・・・第３金属層
（ろう層）、１５・・・第４金属層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体素子が、その配設側主面に被着された銅、バ
    ナジラム、アルミニウム、チタニウム、クロム、モリブ
    デン、ニッケル・クロム合金の中から選ばれた１の金属
    層または合金層の第１金属層と、前記第１金属層に積層
    被着されたニッケル層またはニッケルを主成分とする合
    金層の第２金属層と、前記第２金属層にさらに積層被着
    され素子配設台床に接着のためのろう層になる金・ゲル
    マニウムを主成分とする合金層の第３金属層と、前記第
    ３金属層にさらに積層被着された金、銀、白金の中から
    選ばれた１の金属層の第４属層とを備えて素子配設台床
    に配設された半導体装置。 ２ 半導体素子の第３金属層が金・ゲルマニウム・アン
    チモン合金であることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載の半導体装置。
JP53091416A 1978-07-28 1978-07-28 半導体装置 Expired JPS592175B2 (ja)

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