JPS6354217B2 - - Google Patents
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- JPS6354217B2 JPS6354217B2 JP56110659A JP11065981A JPS6354217B2 JP S6354217 B2 JPS6354217 B2 JP S6354217B2 JP 56110659 A JP56110659 A JP 56110659A JP 11065981 A JP11065981 A JP 11065981A JP S6354217 B2 JPS6354217 B2 JP S6354217B2
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- semiconductor
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/492—Bases or plates or solder therefor
- H01L23/4924—Bases or plates or solder therefor characterised by the materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
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- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Die Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体素子用基板に係り、更に詳しく
は素子との接合面が平面度及び寸法精度の高い平
滑な面となつている半導体素子用基板に関する。
は素子との接合面が平面度及び寸法精度の高い平
滑な面となつている半導体素子用基板に関する。
半導体整流素子として例えばシリコン整流ダイ
オードが汎用されている。又近年、電解、めつき
等化学工業用電源設備、鉄道車輛等の駆動装置な
どの電源整流回路或は制御回路などに用いられる
高耐圧、大電流容量の電力用半導体素子として、
例えば径100mm、厚さ10mmの円盤形状の素子（平
形ダイオード）など大形のシリコン半導体ウエハ
も汎用され始めている。
オードが汎用されている。又近年、電解、めつき
等化学工業用電源設備、鉄道車輛等の駆動装置な
どの電源整流回路或は制御回路などに用いられる
高耐圧、大電流容量の電力用半導体素子として、
例えば径100mm、厚さ10mmの円盤形状の素子（平
形ダイオード）など大形のシリコン半導体ウエハ
も汎用され始めている。
この大容量の素子では、通常ウエハの上面及び
下面の各々に例えば銅などから成る板状の金属電
極を直接加圧接触させ或いはろう付けするなどし
て用いられると、シリコンウエハと金属電極との
熱膨張係数の差〔Si 7.6×10-6K-1（40℃）に対し
て例えばCu 1.62×10-5K-1（０〜100℃）の線膨
張係数を有する〕に基づく内部応力によつて該シ
リコンウエハが熱膨張破壊を起こすなどの不都合
が生じる。
下面の各々に例えば銅などから成る板状の金属電
極を直接加圧接触させ或いはろう付けするなどし
て用いられると、シリコンウエハと金属電極との
熱膨張係数の差〔Si 7.6×10-6K-1（40℃）に対し
て例えばCu 1.62×10-5K-1（０〜100℃）の線膨
張係数を有する〕に基づく内部応力によつて該シ
リコンウエハが熱膨張破壊を起こすなどの不都合
が生じる。
そこでこの熱膨張差に起因する内部応力を緩和
し、併せてシリコンウエハの機械的強度を補う目
的で、シリコンウエハの少なくとも１方の金属電
極（通常はウエハ下面に接合された陽極）との接
合面に、シリコンと熱膨張係数の近い金属、通常
粉末冶金法によつて得られるモリブデンやタング
ステン材料〔線膨張係数：Mo5.2×10-6K-1，
W4.5×10-6K-1（何れも０〜100℃において）〕か
ら成る基板〔通常ヒートシンク（heat sink）と
呼ばれている〕をアルミニウムろうなどでろう付
けして接合したものが用いられる。
し、併せてシリコンウエハの機械的強度を補う目
的で、シリコンウエハの少なくとも１方の金属電
極（通常はウエハ下面に接合された陽極）との接
合面に、シリコンと熱膨張係数の近い金属、通常
粉末冶金法によつて得られるモリブデンやタング
ステン材料〔線膨張係数：Mo5.2×10-6K-1，
W4.5×10-6K-1（何れも０〜100℃において）〕か
ら成る基板〔通常ヒートシンク（heat sink）と
呼ばれている〕をアルミニウムろうなどでろう付
けして接合したものが用いられる。
ところで、これら基板を配置した整流素子にお
いては、素子の特性安定化のために、該素子の動
作時に素子の基板との接合面の全域に亘つて均一
な電位及び電流密度が得られることが必要とされ
る。従つて素子側の接合面は言うに及ばず、基板
側の接合面も平面度及び寸法精度の高い平滑な面
となつていることが要求されている。
いては、素子の特性安定化のために、該素子の動
作時に素子の基板との接合面の全域に亘つて均一
な電位及び電流密度が得られることが必要とされ
る。従つて素子側の接合面は言うに及ばず、基板
側の接合面も平面度及び寸法精度の高い平滑な面
となつていることが要求されている。
ところが、前記のモリブデン材料の場合、タン
グステン材料に比較すると軟質でありじん性に富
むなど、加工性に優れており、従つて成形時の表
面加工処理が比較的容易に行ない得るのである
が、表面加工後の基板の素子との接合面に生成し
た酸化物層或は付着汚染物などを除去するために
行なわれる表面酸処理（エツチング）によつて腐
食され易く、従つて素子との接合時に良好な表面
形状が保持されにくいという難点があつた。
グステン材料に比較すると軟質でありじん性に富
むなど、加工性に優れており、従つて成形時の表
面加工処理が比較的容易に行ない得るのである
が、表面加工後の基板の素子との接合面に生成し
た酸化物層或は付着汚染物などを除去するために
行なわれる表面酸処理（エツチング）によつて腐
食され易く、従つて素子との接合時に良好な表面
形状が保持されにくいという難点があつた。
一方、タングステン材料の場合、かかる表面酸
処理によつては腐食されにくいのであるが、モリ
ブデン材料と比べて硬質であるなど加工性に劣る
為良好な表面形状を有するものが得難いのであつ
た。且つ比重が高い為に重量となる。
処理によつては腐食されにくいのであるが、モリ
ブデン材料と比べて硬質であるなど加工性に劣る
為良好な表面形状を有するものが得難いのであつ
た。且つ比重が高い為に重量となる。
本発明者らは、従来の半導体素子用基板が有し
ていた上述の欠点を解消すべく鋭意研究した結
果、表面加工処理が比較的容易に行い得るモリブ
デン材料から成る基体と半導体素子との接合面上
にタングステン薄層を被覆形成すると、該接合面
が前記の表面酸処理などによつても腐食されにく
く、従つて平面度及び寸法精度の高い平滑な面と
なることを見出し、本発明を完成するに至つた。
ていた上述の欠点を解消すべく鋭意研究した結
果、表面加工処理が比較的容易に行い得るモリブ
デン材料から成る基体と半導体素子との接合面上
にタングステン薄層を被覆形成すると、該接合面
が前記の表面酸処理などによつても腐食されにく
く、従つて平面度及び寸法精度の高い平滑な面と
なることを見出し、本発明を完成するに至つた。
本発明の目的は、素子との接合面が平面度及び
寸法精度の高い平滑な面となつている半導体素子
用基板を提供することにある。
寸法精度の高い平滑な面となつている半導体素子
用基板を提供することにある。
即ち本発明の半導体素子用基板は、モリブデン
基体と、該基体の素子との接合面上に形成された
５〜100μmのタングステン薄層から成ることを特
徴とするものである。
基体と、該基体の素子との接合面上に形成された
５〜100μmのタングステン薄層から成ることを特
徴とするものである。
次に添付した図面に即して、本発明の半導体素
子用基板の一実施態様を詳細に説明する。図面は
本発明の半導体素子用基板が、円板状ウエハから
成る平形のシリコン整流素子の下面側に接合され
ている場合の構成の一例を示した模式図である。
この例では円板状のシリコン半導体ウエハ１の下
面２に同径の円板状の基板３が、例えばアルミニ
ウムろうなどのろう材４を用いてろう付けされて
いる。この基板３は円板状のモリブデン基体５
と、該基体５のウエハ１との接合面、即ち上面６
上の全域に形成されたタングステン薄層７から構
成されている。
子用基板の一実施態様を詳細に説明する。図面は
本発明の半導体素子用基板が、円板状ウエハから
成る平形のシリコン整流素子の下面側に接合され
ている場合の構成の一例を示した模式図である。
この例では円板状のシリコン半導体ウエハ１の下
面２に同径の円板状の基板３が、例えばアルミニ
ウムろうなどのろう材４を用いてろう付けされて
いる。この基板３は円板状のモリブデン基体５
と、該基体５のウエハ１との接合面、即ち上面６
上の全域に形成されたタングステン薄層７から構
成されている。
前記のモリブデン基体５としては、従来公知の
方法、例えば通常の粉末冶金法に基づいて、モリ
ブデン粉末を成形、焼結及び圧延して得られるも
のなどであれば良い。
方法、例えば通常の粉末冶金法に基づいて、モリ
ブデン粉末を成形、焼結及び圧延して得られるも
のなどであれば良い。
前記のタングステン薄層７としては、例えば化
学蒸着法、スパツタリング法、又は溶射法など何
れの方法を用いて得られたものであつても良い
が、これらのうち化学蒸着法により形成された薄
層であることが、モリブデン基体との密着性に優
れた所望の層厚の薄層が精度良く形成される為に
好ましい。タングステン薄層の層厚は、５〜
100μm、更には10〜30μmであることが好ましい。
というのは、層厚が5μm以下であると、タングス
テンによる被覆効果が十分に得られず、100μmを
超えると、タングステンとモリブデンとの熱膨張
係数の差に起因して薄層が剥離し易くなるなどの
為である。
学蒸着法、スパツタリング法、又は溶射法など何
れの方法を用いて得られたものであつても良い
が、これらのうち化学蒸着法により形成された薄
層であることが、モリブデン基体との密着性に優
れた所望の層厚の薄層が精度良く形成される為に
好ましい。タングステン薄層の層厚は、５〜
100μm、更には10〜30μmであることが好ましい。
というのは、層厚が5μm以下であると、タングス
テンによる被覆効果が十分に得られず、100μmを
超えると、タングステンとモリブデンとの熱膨張
係数の差に起因して薄層が剥離し易くなるなどの
為である。
図面に戻ると、基板３の下面８及びウエハ１の
上面９には夫々板状の銅電極１０，１１が例えば
加圧接触されるなどして接合されている。
上面９には夫々板状の銅電極１０，１１が例えば
加圧接触されるなどして接合されている。
図面の例では、モリブデン基体のウエハとの接
合面、即ち上面上のみにタングステン薄層が形成
されているのであるが、例えば基板の銅電極との
接合面、即ち下面上の全域にもタングステン薄層
が形成されていても良く、或は基体の外面上の全
域に亘つてタングステン薄層が形成されているな
どであつても良い。通じて、モリブデン基体の少
なくとも素子との接合面上にタングステン薄層が
形成されていれば良い。
合面、即ち上面上のみにタングステン薄層が形成
されているのであるが、例えば基板の銅電極との
接合面、即ち下面上の全域にもタングステン薄層
が形成されていても良く、或は基体の外面上の全
域に亘つてタングステン薄層が形成されているな
どであつても良い。通じて、モリブデン基体の少
なくとも素子との接合面上にタングステン薄層が
形成されていれば良い。
かかる本発明の半導体素子用基板の製造法とし
ては、粉末冶金法によつて得られたモリブデン基
体の素子との接合面上に、例えば化学蒸着法を用
いてタングステン薄層を形成する。
ては、粉末冶金法によつて得られたモリブデン基
体の素子との接合面上に、例えば化学蒸着法を用
いてタングステン薄層を形成する。
この化学蒸着法としては従来公知の方法を用い
てもよいが、例えば反応ガスの気化室、キヤリヤ
ーガス精製装置、及び反応済ガスの回収装置など
と配管している反応炉内にモリブデン基体を固定
配置し、500〜800℃の一定温度に保持した反応炉
内に、前記の気化室で気化された例えば六フツ化
タングステン、六塩化タングステン又はヘキサカ
ルボニルタングステンなどのタングステン化合物
と、例えば水素、窒素アルゴンなどのキヤリヤー
ガスとの混合ガスを導入する。かくしてモリブデ
ン基体上にタングステン薄層を形成する。形成さ
れるタングステン薄層の層厚は、導入する気化タ
ングステン化合物の濃度、反応炉の温度、混合ガ
ス圧力及び反応時間などによつて制御される。
てもよいが、例えば反応ガスの気化室、キヤリヤ
ーガス精製装置、及び反応済ガスの回収装置など
と配管している反応炉内にモリブデン基体を固定
配置し、500〜800℃の一定温度に保持した反応炉
内に、前記の気化室で気化された例えば六フツ化
タングステン、六塩化タングステン又はヘキサカ
ルボニルタングステンなどのタングステン化合物
と、例えば水素、窒素アルゴンなどのキヤリヤー
ガスとの混合ガスを導入する。かくしてモリブデ
ン基体上にタングステン薄層を形成する。形成さ
れるタングステン薄層の層厚は、導入する気化タ
ングステン化合物の濃度、反応炉の温度、混合ガ
ス圧力及び反応時間などによつて制御される。
本発明の半導体素子用基板によれば、モリブデ
ン基体と素子との接合面上にタングステン薄層が
形成されており、このタングステン薄層が外部雰
囲気による酸化作用、表面酸処理（エツチング）
による腐食作用を受け難いものである為に、素子
との接合面が平面度及び寸法精度の高い平滑な面
となる。且つ構成材の大部分がモリブデンである
為に軽量である。
ン基体と素子との接合面上にタングステン薄層が
形成されており、このタングステン薄層が外部雰
囲気による酸化作用、表面酸処理（エツチング）
による腐食作用を受け難いものである為に、素子
との接合面が平面度及び寸法精度の高い平滑な面
となる。且つ構成材の大部分がモリブデンである
為に軽量である。
本発明の半導体素子用基板は、前記のシリコン
整流ダイオード用基板としてばかりでなく、例え
ばシリコン制御整流素子（サイリスタ）などの電
力用半導体素子用基板としても有用である。
整流ダイオード用基板としてばかりでなく、例え
ばシリコン制御整流素子（サイリスタ）などの電
力用半導体素子用基板としても有用である。
実施例
大略図面で示した構成を有する円板状の半導体
素子用基板を作製した。図面と同一要素を同一符
号で表わすと、通常の粉末冶金法に基づいてモリ
ブデン粉末を成形、焼結及び圧延して得られた円
板状のモリブデン板（比重、10.2）の上面及び下
面に鏡面仕上を施して、モリブデン基体（径30
mm、厚さ１mm）５を得た。かくして得られたモリ
ブデン基体５の上面６上に化学蒸着法によりタン
グステン薄層７を被覆形成した。蒸着は、反応ガ
スの気化室、キヤリヤガスの精製装置及び反応済
ガスの回収装置と配管して反応炉内に前記のモリ
ブデン基体５を固定配置し、反応炉内を800℃の
定温に保持した状態で、該反応炉内に前記気化室
で気化された六塩化タングステン及び前記精製装
置からの水素ガスから成る混合ガスを導入して、
60分間行われた。かくしてモリブデン基体の上面
上に層厚10μm、平面度2μm以下の均一な厚さの
タングステン薄層を形成した。
素子用基板を作製した。図面と同一要素を同一符
号で表わすと、通常の粉末冶金法に基づいてモリ
ブデン粉末を成形、焼結及び圧延して得られた円
板状のモリブデン板（比重、10.2）の上面及び下
面に鏡面仕上を施して、モリブデン基体（径30
mm、厚さ１mm）５を得た。かくして得られたモリ
ブデン基体５の上面６上に化学蒸着法によりタン
グステン薄層７を被覆形成した。蒸着は、反応ガ
スの気化室、キヤリヤガスの精製装置及び反応済
ガスの回収装置と配管して反応炉内に前記のモリ
ブデン基体５を固定配置し、反応炉内を800℃の
定温に保持した状態で、該反応炉内に前記気化室
で気化された六塩化タングステン及び前記精製装
置からの水素ガスから成る混合ガスを導入して、
60分間行われた。かくしてモリブデン基体の上面
上に層厚10μm、平面度2μm以下の均一な厚さの
タングステン薄層を形成した。
かくして得られた本発明の半導体素子用基板、
及び比較例として、タングステン薄層を形成して
いない、前記のモリブデン基体と同一材料から成
る、同一形状のモリブデン基板の各上面に表面酸
処理を施した。使用した酸はフツ化水素酸、硝
酸、氷酢酸及びリン酸から成る混酸であり、処理
時間は３分であつた。処理後の本発明の半導体素
子用基板及び比較例の表面の腐食量は夫々、10
mg／cm2、50mg／cm2（腐食の深さは夫々、5μm，
50μm）であり、平面度は夫々7μm，70μmであつ
た。また、本発明の基板が腐食後も均一な表面形
状を呈していたにもかかわらず、タングステン薄
層を形成していないモリブデン基板の方は部分的
に孔食（ピンホール）状の外観を呈するものがあ
つた。
及び比較例として、タングステン薄層を形成して
いない、前記のモリブデン基体と同一材料から成
る、同一形状のモリブデン基板の各上面に表面酸
処理を施した。使用した酸はフツ化水素酸、硝
酸、氷酢酸及びリン酸から成る混酸であり、処理
時間は３分であつた。処理後の本発明の半導体素
子用基板及び比較例の表面の腐食量は夫々、10
mg／cm2、50mg／cm2（腐食の深さは夫々、5μm，
50μm）であり、平面度は夫々7μm，70μmであつ
た。また、本発明の基板が腐食後も均一な表面形
状を呈していたにもかかわらず、タングステン薄
層を形成していないモリブデン基板の方は部分的
に孔食（ピンホール）状の外観を呈するものがあ
つた。
以上の結果からも明らかな様に、本発明の半導
体素子用基板は、半導体素子との接合面が、表面
酸処理によつても腐食され難く、平面度の高い平
滑な面となつている。従つて素子と接合して用い
られる場合に、該素子の特性の安定化に寄与しう
るものである。
体素子用基板は、半導体素子との接合面が、表面
酸処理によつても腐食され難く、平面度の高い平
滑な面となつている。従つて素子と接合して用い
られる場合に、該素子の特性の安定化に寄与しう
るものである。
図面は、本発明の半導体素子用基板が、円板状
ウエハから成る平形のシリコン整流ダイオードの
下面側に接合されている場合の、構成の一例を示
した模式図である。 １…シリコン半導体ウエハ、３…基板、４…ろ
う材、５…モリブデン基体、７…タングステン薄
層、１０，１１…銅電極。
ウエハから成る平形のシリコン整流ダイオードの
下面側に接合されている場合の、構成の一例を示
した模式図である。 １…シリコン半導体ウエハ、３…基板、４…ろ
う材、５…モリブデン基体、７…タングステン薄
層、１０，１１…銅電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ モリブデン基体と、該基体の素子との接合面
上に形成された５〜100μmのタングステン薄層か
らなることを特徴とする半導体素子用基板。 ２ タングステン薄層が化学蒸着法により形成さ
れた薄層である特許請求の範囲第１項記載の基
板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11065981A JPS5814541A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 半導体素子用基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11065981A JPS5814541A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 半導体素子用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5814541A JPS5814541A (ja) | 1983-01-27 |
| JPS6354217B2 true JPS6354217B2 (ja) | 1988-10-27 |
Family
ID=14541229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11065981A Granted JPS5814541A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 半導体素子用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5814541A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0224431U (ja) * | 1988-08-04 | 1990-02-19 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0690828B2 (ja) * | 1983-09-14 | 1994-11-14 | 日本ビクター株式会社 | 磁気記録再生装置 |
| JPS61136269A (ja) * | 1984-12-07 | 1986-06-24 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
-
1981
- 1981-07-17 JP JP11065981A patent/JPS5814541A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0224431U (ja) * | 1988-08-04 | 1990-02-19 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5814541A (ja) | 1983-01-27 |
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