JPS6033301B2 - 化合物半導体装置の製造方法 - Google Patents

化合物半導体装置の製造方法

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JPS6033301B2
JPS6033301B2 JP53056194A JP5619478A JPS6033301B2 JP S6033301 B2 JPS6033301 B2 JP S6033301B2 JP 53056194 A JP53056194 A JP 53056194A JP 5619478 A JP5619478 A JP 5619478A JP S6033301 B2 JPS6033301 B2 JP S6033301B2
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進 吉田
興太郎 三井
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H01L2924/01322Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法、特に化合物半導体べレ
ットを銅(Cu)あるいは銅を含む金属基体にボンディ
ングする方法に関するものである。
従来、半導体装置の熱抵抗を小さくするためには、半導
体素子をボンディングするために金属基体として熱伝導
度の大きい銅あるいは銅合金材料を用いる場合が多い。
そして半導体素子べレットの金属基体へのボンディング
方法としては、一般に導電性樹脂等の接着材を用いて行
なう方法と、銅あるいは銅合金の金属基体に銀(Ag)
メッキあるいはニッケル(Ni)メッキを施しておきそ
の表面に半導体べレットを金一シリコン(Au−Si)
などの共晶合金べレットを用いて行なう方法とがある。
まず前者の導電性樹脂を用いた場合について説明すると
、AgメッキもしくはNiメッキの施された金属基体上
に導電性樹脂を塗布し、その上に化合物半導体べレット
を軽く押え付けた後、熱処理を行ない、導電性樹脂を硬
化させればよいので作業性は非常によいが、導電性樹脂
は高温および熱衝撃に対し弱いため、せっかく接着され
た半導体べレツトが、次のワイヤボンディング工程にお
ける加熱処理時にはがれたり、また製品として完成され
たものについて温度サイクル試験を行なうと、導電性樹
脂が剥離することがある。したがって、導電性樹脂を用
いた場合には、歩留り、信頼性の面で問題点がある。
また後者場合、例えば銀(Ag)メッキの施された前記
金属基体上にAu−Siなどの共品合金べレットを載贋
した状態で、金属基体を上記Au−Siの共晶点以上の
高温に加熱し、これを上記Au−Siに溶融せしめ、こ
の後化合物半導体べレツトを、かかる溶融したAu−S
iに接触させてボンディングを行なっている。
ところがこの場合溶融した共晶合金べレット表面に、S
iなどの酸化物と思われるかなり厚く固い皮膜が形成さ
れ、この皮膜の影響で化合物半導体べレットを単に溶融
Au−Siに押えつけるだけでは、充分なボンディング
を行なうことは困難であった。したがって、ボンディン
グに先だって、この皮膜を除去する必要があるが、真空
にピンセットを備えた通常の量産用べレツトボンデイン
グ装置を用いてボンディングする場合には、この皮膜除
去作業を付加するのは困難である。
また通常のピンセットを用いてボンディングを行なう場
合には、皮膜の除去は比較的容易に行なうことができる
が、ボンディングの作業性が悪く、量産用としては不向
きであるという欠点があり、さらにまた、皮膜を除去し
た時に、ピンセットの側面に共晶合金が附着するので、
次のべレットボンデイングを行なう際、そのべレツトの
側面に上記共晶合金が附着し、不良発生の原因となるこ
ともある。
すなわち、液相ェピタキシャル成長法でp−n接合を形
成したものでは、ベレツトの側面にp−n接合を露出す
るが、このようにp−n接合が側面に露出したべレツト
の側面に共晶合金が附着すると、リーク電流が生ずる等
の不良が発生し、歩留りが低下するという問題もある。
以上のように一旦上記皮膜が形成されてしまうと、その
除去は極めて困難となることから、共晶合金を溶融する
場合の雰囲気およびべレツトをボンディングする場合の
雰囲気を完全に不活性化し、皮膜が生じないようにする
方法も考えられる。しかし設備装置的に困難な点が多く
、さらに作業性も悪くなるという欠点がある。以上のよ
うにAu−Siなどの共晶合金べレツトを用いた場合に
は、量産性、歩蟹りの面で問題点がある。
この発明は従来の問題点を解消するためになされたもの
で、歩留りが良好で、かつ量産性に適する化合物半導体
の製造方法を得ることを目的とする。
すなわち、この発明は半導体べレットの一電極上にQ,
SiあるいはSnのいずれかの層を形成すると共に、C
uからなる金属基体上にNi層およびAu層を順次被着
した後、上記金属基体を加熱した状態で上記半導体べレ
ットのQ,SiあるいはSnからなる層を金属基体上の
Au層に圧接し、このらの界面において共晶合金を形成
することによって、上記半導体べレットをボンディング
する方法である。
したがって、本願発明は上記金属基体を加熱することに
より、半導体べレットのG,Si,あるいはSnを直接
昇温するものでないから、蛇等の表面に酸化膜が形成さ
れにくく、またQ,SiまたはSnとAuとの接触した
部分から合金化が進むので単に半導体べレットを金属基
体に対して軽く圧接することでボンディングが実現し得
るものである。
以下本発明の一実施例たるガリウム・アーセナィド(G
aAs)化合物半導体を用いた赤外発光LED素子より
成る半導体べレットを金属基体にボンディングする場合
について説明する。
第1図は本発明に供せられる化合物半導体べレットを示
し、第2図はかかる半導体べレットを本発明の方法によ
り金属基体たるリードフレームにボンデイングした状態
を示している。図において1は例えば0.4肌×0.4
柵×0.25肌の形状を有するGa船赤外発光LED素
子より成る半導体べレット、l aは半導体べレットに
おけるn十形基板部分、lbはかかるn十形基板に対し
ェピタキシャル成長により形成されたn形層、lcは上
記n形層に対しアクセプタを拡散したりn形層上にェピ
タキシャル成長するなどの方法により形成されたp形層
、20はp形層lcの主面の一部に形成されたアノード
電極、3はn十形基板laの主面に形成されたカソード
電極、4はカソード電極3の上に形成された戊層である
。一方第2図に示すごとく上記半導体べレツト1をボン
ディングするためCuフレターム5の上にメッキなどの
方法によりM層6を2.5A〜5一と厚く被着せしめ、
さらに上記半導体べレットがボンディングされる部分に
厚さ2.5仏以上で、面積として上記半導体べレットの
面積の1.封音以上のAuメッキ層を被着せしめる。次
にOCuフレームをヒータなどによってAuとCだとの
共晶点、すなわち35600に昇温させる。次に真空ピ
ンセットなどを用にて、半導体べレツトーのGe層4を
Cuフレーム5の上記Auメッキされた面に接触させ、
上から軽く押える。このとき、半導体べレット1に形成
されたCe層とCuフレームに形成されたAu層との接
触界面において、蛇とAuとが相互拡散した状態となり
、上記共晶点‘こおいて合金化して溶融し、いわゆるA
u−戊共晶合金が形成され、この合金は半導体べレット
1のn側電極3およびCuフレーム5の融着する。
この後Cuフレームを冷却することによって、溶融した
AuとGeとの合金は凝固し、半導体べレットーはCu
フレーム5に固着される。上記実施例において、Cuフ
レーム5上のNj層6の厚さを約3ムmとし、Cuフレ
ームにボンディングされた半導体べレットのテンション
ゲージによる付着強度の分布を第3図aに示す。
また、他のボンディング方法、例えばAu−Si共晶合
金によった場合の半導体べレットの付着強度を第3図b
に示す。したがって、上記実施例によれば、ボンディン
グ時においても、半導体べレットのW層は直接昇温され
ずに、しかも加熱された空気に触れることなく、Cuフ
レーム上にAuと接触した部分から合金化が進むので、
Auと蛇の界面に酸化物などの被膜が生じず、半導体べ
レットを単にCuフレームに接触もしくは軽く圧着させ
ることによって容易にボンディングを行なうことができ
、従来のAu−Siなどの共晶合金べレットを用いる方
法に比して、非常に作業性がよい。
しかも半導体べレツトとCuフレームとはAu−蛇合金
によって強固に接着されるので、従来の導電性樹脂を用
いる方法に比して信頼性も優れている。なお、以上の実
施例ではAuと共晶をなす物質として蛇を用いた場合に
ついて説明したが、Si,Suなど、Auと共晶をなす
任意の元素物質を使用できることもできる。
この場合、Cuフレームの加熱温度も半導体べレット上
にGeを用いた場合とは異なる温度にする必要がある。
すなわち、Siの場合はこのSi層とCuフレ−ムのA
u層との界面にAu−Si合金を形成するものであり、
このときの共晶点は370qo、またSnの場合はAu
−Sn合金を形成させその共鶴点は280『0である。
これら戊,Sj,Snの材料を用いるのはAuとの共晶
点が280qo〜370q○であり、それ程の高温では
ないため半導体べレットの高温による特性劣化、あるい
は製造設備の複雑化等が回避でき、また、非常に低い温
度でもないので、熱による半導体べレットの信頼性もあ
る程度担保し得るものである。また、上記実施例ではG
a偽赤外発光LEDを形成した半導体べレットをボンデ
ィングする方法について説明してきたが、この発明を他
の任意の化合物半導体べレットの金属基体へのボンディ
ングに適用することもできる。
さらにまた、以上の実施例においては、化合物半導体べ
レットのボンディングされるべき電極上にAuと共晶を
なす元素のみが被着された場合について説明したが、前
記元素上にさらにAuを被着した半導体べレットを用い
てもよい。なお、上記実施例において、Cuフレーム上
にAuとの相互拡散の4・さし、Niを2.5仏〜5仏
と厚く被着せしめた後、半導体べレットがボンディング
される部分にAuを2.5仏以上被着せしめ、Cuフレ
ームを昇温させ、その後半導体べレットのQ層とCuフ
レーム上のAuとを接触させたので、Ni表面へのCu
の析出もなく、このためCu‘こよる素子の特性劣化は
なくなり、しかも部分的にAuメッキが施されているた
め、Cuフレームの価格もIJ−ドフレーム全面にAu
メッキを施した従来のフレームに比べて極めて安くなる
以上のようにこの発明によれば、半導体べレットのW,
SiあるいはSnとCuからなる金属基体上のAuと界
面に共晶合金を形成させるものであるから、その共晶点
の温度でしかも半導体べレツトを金属基体に単に軽く押
さえるのみで簡単に圧着することができ、したがって量
産性に適する。
また、この発明は金属基体を加熱するものであるから、
半導体べレットの蛇,SiあるいはSnは直接昇温され
ないので、Auと従,SiあるいはSnの界面に酸化物
などの被膜が生ぜず、したがって歩留りも向上するなど
の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法に供せられる半導体べレットの斜
視図、第2図は本発明の方法により半導体べレットをC
uフレームにボンディングする状態を示す縦断面図、第
3図は本発明の方法を用いたGaAs赤外発光LEDを
形成して成る半導体べレットのボンディング付着強度分
布を示す度数分布図である。 1・・・・・・GaAs赤外発光LEDを形成して成る
半導体べレット、2・・・・・・アノード電極、3・・
・・・・カソード電極、4・・・・・・G層、5・・・
・・・金属基体たるCuフレーム、6……Ni層、7…
…Au層。 第1図 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 化合物半導体ペレツトのボンデイングされるべき面
    に形成された電極上にゲルマニウム、シリコンまたは錫
    のうちいずれかを被着せしめて層を形成する工程、銅あ
    るいは銅を主成分とする金属基体上にニツケル層および
    金層を順次被着せしめる工程、上記金属基体を加熱しな
    がら、上記半導体ペレツトのゲルマニウユ、シリコンま
    たは錫からなる層を上記金属に圧接せしめ、上記金層と
    上記ゲルマニウム、シリコンまたは錫層との界面におい
    て各共晶点の温度にて共晶合金を形成せしめる工程を備
    えたことを特徴とする化合物半導体装置の製造方法。
JP53056194A 1978-05-11 1978-05-11 化合物半導体装置の製造方法 Expired JPS6033301B2 (ja)

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JPS54147781A JPS54147781A (en) 1979-11-19
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2528497Y2 (ja) * 1987-12-17 1997-03-12 株式会社白山製作所 平型光ファイバストリッパ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2528497Y2 (ja) * 1987-12-17 1997-03-12 株式会社白山製作所 平型光ファイバストリッパ

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JPS54147781A (en) 1979-11-19

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