JPS5932896B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS5932896B2
JPS5932896B2 JP55110502A JP11050280A JPS5932896B2 JP S5932896 B2 JPS5932896 B2 JP S5932896B2 JP 55110502 A JP55110502 A JP 55110502A JP 11050280 A JP11050280 A JP 11050280A JP S5932896 B2 JPS5932896 B2 JP S5932896B2
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molybdenum plate
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rhodium
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、圧接保持構造を有する電極を用いた大電力
容量用の半導体装置に関するものである。
大電力容量用の整流装置等の半導体装置は、中小電力容
量用のものに比べて使用される半導体基板が大きいため
、該基板の両面を半田等によつて電極板にロウ付けする
と、通電や熱サイクルによつて生じる応力の作用を受け
て、該基板が破損することがある。これを防止するため
に大電力容量の半導体装置においては、基板の両面もし
くは片面を圧接保持構造とし、一般に基板のシリコンと
熱膨張係数が近いモリブデン板やタングステン板を、シ
リコンウェハと銅電極との間に挿入する構成がとられて
いる。第１図は従来用いられているこの種の半導体装置
の一例を示す断面図である。
同図において、シリコンウェハ１の一主面にはアルミニ
ウム層２によつて補強のためのモリブデン板３がロウ付
けされている。このシリコンウェハ１の他主面にもアル
ミニウム層４が形成されているが、こちらはモリブデン
板５に接着されていない。このようなシリコンウェハ１
をモリブデン板３、５を介して銅ブロック電極６、Ｔに
よつて挾持し、加圧する。このような構成を有する半導
体装置に通電した場合、シリコンウェハ１は電力損失に
より発熱し、各部分が膨張と収縮を繰り返す。この場合
、シリコンウェハ１の一主面はモリブデン板３にロウ付
けされているために、他主面に形成されたアルミニウム
層４とそれに圧接されているモリブデン板５との間です
りこぎのような運動が生じる。この様子を第２図に示す
。同図に示すように、シリコンウェハ１やモリブデン板
３、５、銅ブロック電極６、Ｔに生じている変形や反り
のために、アルミニウム層４とモリブデン板５とは均一
に接触しておらず、そのため、上述したすりこぎ運動を
続″ けるうちに接触抵抗の大きい部分と小さい部分と
を生じ易い。この結果、接触抵抗の小さい部分に電流が
集中し、極めて電荷密度の高い領域が形成される。ここ
に、２００〜３００Ｋｇ／嘲度の大きな圧接力が加わつ
ていることから、アルミニウ・ ムとモリブデンとが容
易に合金化し、合金層８が形成される。このような状態
で通電を続けると、合金化の進んだ部分のシリコンウェ
ハ１が割れたり、装置の電力損失が初期値から変動した
りする事故が生じる。経験によれば、５０時間の通電に
よつて電圧降下の値が初期値より１０７０以上変動し、
かつシリコンウエハ１に割れが生じた。この発明は通電
時にアルミニウムとモリブデンとが合金化することによ
つて生じる破損や故障を防止し、高い信頼性を得ること
ができる半導体装置を提供することにある。このような
目的を達成するためにこの発明による半導体装置は、圧
接されるモリブデン板とアルミニウム層との間にロジウ
ム層を介在させることによつてアルミニウムとモリブデ
ンとの合金化を防いだものである。
以下、図面を用いてこの発明による半導体装置を詳細に
説明する。第３図はこの発明による半導体装置を直径８
５闘の大口径の半導体整流装置に適用した場合の一実施
例を示す断面図であり、第１図と同一部分は同一記号を
用いてその詳細説明を省略してある。
同図においてシリコンウエハ１と銅プロツク電極７との
間に介在するモリブデン板９の、該シリコンウエハ１の
表面上に形成されたアルミニウム層４と接触する側の主
面には、ロジウム層１０が形成されている。この場合、
モリブデン板９の厚みは０．１〜０．３ｍｍ程度が適当
であり、０．３關以上になると圧接してもアルミニウム
層４と均一に接触し難くなつて順方向の電圧降下が大き
くなり、逆に０．１罪以下ではロジウム層１０が形成さ
れた際に大きな反りを生じてしまう。このモリブデン板
９にロジウム層１０を形成するためには、市販のロジウ
ムめつき液を利用した電気めつき法を用いたが、この場
合、モリブデン板９とロジウム層１０との密着力を高め
るために、該モリブデン板９の下地に０．１〜０．５μ
ｍの銅フラツシユめつき層を介して銀クラツドを施した
ものを用いた。ロジウム層１０の厚みとしては０．０５
〜０．８μｍ程度が最適であり、０．０５μｍ以下では
摩耗して下地が露出してしまい、逆に０．８μｍ以上に
なるとクラツクせき裂が生じて不適当であつた。このよ
うにして形成したモリブデン板９とロジウム層１０との
密着強度を更に高めるためには、例えば５００℃程度の
水素ガス中で３０分間程度加熱する方法を用いることが
できる。このような半導体装置に通電した場合、シリコ
ンウエハ１の膨張と収縮により、アルミニウム層４とモ
リブデン板９との間ですりこぎ運動が生じる。
しかしここで、該モリブデン板９がアルミニウム層４に
接触する面にはロジウム層１０が形成されており、この
ロジウムが高い硬度と融点とを有しているため、電流の
集中が起こつても容易にアルミニウム層４と合金化する
ことがない。従つて従来のもののように、シリコンウエ
ハ１に形成したアルミニウム層４とモリブデン板９とが
部分的に固着して、そこから、シリコンウエハ１が破損
したり、また電力損失が変動して故障したりすることが
ない。なお、上述した実施例においては、モリブデン板
９にロジウム層１０を電気めつき法によつて形成する際
に、両者の密着力を高めるためにモリブデン板９に銅フ
ラツシめつきと銀クラツドとを施したが、銅の代りにニ
ツケルめつき層を用いたり、あるいはまた銀クラツドの
代りにニツケルクラツドを施してもよい。
なお、上述した実施例においてはロジウム層１０を電気
めつき法を用いてモリブデン板９に形成する場合につい
てのみ説明したが、この発明はこれに限定されるもので
はなく、例えば蒸着法によつて形成してもよいことは勿
論である。
以上説明したようにこの発明による半導体装置によれば
、圧接されるモリブデン板とアルミニウム層との間にロ
ジウム層を介在させることにより、従来のもののように
該モリブデン板とアルミニウム層とが合金化して結着し
、そこからシリコンウエハが破壊したり、電力損失が変
動して故障の原因となつたりすることが防止され、半導
体装置の信頼性を大きく向上させることができるという
優れた効果を有している。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の半導体装置の一例を示す断面図、第２図
は第１図の部分拡大図、第３図はこの発明による半導体
装置の一実施例を示す断面図である。 １・・・・・・シリコンウエハ、４・・・・・・アルミ
ニウム層、９・・・・・・モリブデン板、１０・一・・
・・ロジウム層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板の主面上に形成されたアルミニウムを主
    成分とする金属層とモリブデン板とを圧接して電極とな
    した半導体装置において、該アルミニウムを主成分とす
    る金属層とモリブデン板との間にロジウム層を介在させ
    たことを特徴とする半導体装置。 ２ モリブデン板の厚みが０．１〜０．３μｍでありか
    つロジウム層の厚みが０．０５〜０．８μｍ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。 ３ ロジウム層を銀層を介してモリブデン板上に形成し
    た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。 ４ ロジウム層をニッケル層を介してモリブデン板上に
    形成した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。
JP55110502A 1980-08-09 1980-08-09 半導体装置 Expired JPS5932896B2 (ja)

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JPS5734343A JPS5734343A (en) 1982-02-24
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