JPH01307219A - 半導体装置の電極形成方法 - Google Patents
半導体装置の電極形成方法Info
- Publication number
- JPH01307219A JPH01307219A JP13784388A JP13784388A JPH01307219A JP H01307219 A JPH01307219 A JP H01307219A JP 13784388 A JP13784388 A JP 13784388A JP 13784388 A JP13784388 A JP 13784388A JP H01307219 A JPH01307219 A JP H01307219A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal film
- vacuum
- silicon substrate
- eutectic
- temperature
- Prior art date
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 21
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims abstract description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 abstract description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 229910017401 Au—Ge Inorganic materials 0.000 description 1
- AADHKGMGPIHQPB-UHFFFAOYSA-N [V].[Cr].[Ni] Chemical compound [V].[Cr].[Ni] AADHKGMGPIHQPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体装置、特に比較的大きな電力を扱う電力
用半導体装置の電極形成方法に関する。
用半導体装置の電極形成方法に関する。
従来の技術
従来、電力用半導体装置の電極形成方法としては、パワ
ートランジスタを例にして説明すれば、エミッタ及びベ
ース電極はアルミニウム蒸着膜が、また、コレクター電
極にはＡｕ−３ｉ合金またはニッケルバナジウムクロム
等の遷移金属が広く用いられていた。
ートランジスタを例にして説明すれば、エミッタ及びベ
ース電極はアルミニウム蒸着膜が、また、コレクター電
極にはＡｕ−３ｉ合金またはニッケルバナジウムクロム
等の遷移金属が広く用いられていた。
電力用半導体装置の電極形成において留意すべき点は、
半導体装置の使用中、しばしば電極材料の乾腐食が発生
し熱抵抗を増大させたり、また断線不良を発生させたり
することを防ぐことが重要である。この現象は一般的に
「熱疲労現象」七呼ばれている。
半導体装置の使用中、しばしば電極材料の乾腐食が発生
し熱抵抗を増大させたり、また断線不良を発生させたり
することを防ぐことが重要である。この現象は一般的に
「熱疲労現象」七呼ばれている。
特に樹脂封止型半導体装置においてはハーメチック型半
導体と比較して乾腐食が発生しゃすく信頼性を悪くして
いた。このような乾腐食を防ぐため、電極構造、電極材
料、封止材料、接着工程等の改善がなされている。
導体と比較して乾腐食が発生しゃすく信頼性を悪くして
いた。このような乾腐食を防ぐため、電極構造、電極材
料、封止材料、接着工程等の改善がなされている。
発明が解決しようとする課題
本発明は、乾腐食（熱疲労現象）を遅延させ高信頼性の
電力用半導体装置の電極形成方法を提供する。
電力用半導体装置の電極形成方法を提供する。
従来、シリコン基板に電極を形成させる場合、シリコン
基板上に真空蒸着で金属膜を付着した後、次いで熱処理
を行い、共晶化もしくは化合させる方法が多い。この場
合真空蒸着後熱処理を施す迄に時間がかかり、表面が酸
化したり、取り扱い方で傷などを発生させ、均一な接着
力を得られない欠点があった。その為酸化している箇所
や傷などを基点として一層酸化が進行し乾腐食を促進さ
せていた。
基板上に真空蒸着で金属膜を付着した後、次いで熱処理
を行い、共晶化もしくは化合させる方法が多い。この場
合真空蒸着後熱処理を施す迄に時間がかかり、表面が酸
化したり、取り扱い方で傷などを発生させ、均一な接着
力を得られない欠点があった。その為酸化している箇所
や傷などを基点として一層酸化が進行し乾腐食を促進さ
せていた。
課題を解決するための手段
このような問題点を解決するため、本発明では第一の金
属膜を真空蒸着によってシリコン基板上に付着させる際
、シリコン基板を３４０℃から４００℃に高めておくこ
とにより、真空蒸着と同時に共晶化反応もしくは化合反
応をおこさせ、それによりシリコン基板と第一金属膜と
の間を強力にしようとするものである。金属膜は真空中
で気化されているため、活化されており状態図で示され
る共晶温度及び化合温度よりもかなり低温で共晶や化合
をおこすことができる。この後続けて第二の金属膜を真
空蒸着しリードフレームとのはんだづけを容易にさせる
のである。
属膜を真空蒸着によってシリコン基板上に付着させる際
、シリコン基板を３４０℃から４００℃に高めておくこ
とにより、真空蒸着と同時に共晶化反応もしくは化合反
応をおこさせ、それによりシリコン基板と第一金属膜と
の間を強力にしようとするものである。金属膜は真空中
で気化されているため、活化されており状態図で示され
る共晶温度及び化合温度よりもかなり低温で共晶や化合
をおこすことができる。この後続けて第二の金属膜を真
空蒸着しリードフレームとのはんだづけを容易にさせる
のである。
従って第二の金属膜としてはニッケルや銀など、はんだ
材と接着しやすい金属が適する。
材と接着しやすい金属が適する。
作用
本発明によると、低温で第一金属膜とシリコン基板との
合金化が達成され、安定性の高いコンタクト電極形成が
実現できる。
合金化が達成され、安定性の高いコンタクト電極形成が
実現できる。
実施例
実施例１
パワートランジスタを例にして本発明の詳細な説明する
。
。
すでに全ての拡散処理が終了しエミッタ及びベースの各
電極にはアルミニウム膜を形成しであるシリコン基板を
真空蒸着槽内で３４０℃に加熱、Ａｕ−Ｇｅ合金（Ｇｅ
含有量１５％）を厚み１．２μｍ蒸着させた。シリコン
と金の共晶温度は３７０℃であるが、３４０℃でも蒸着
中にシリコン基板と金とが共晶化反応をおこしているこ
とが、蒸着後の膜状態から理解できる。しかるのち第二
の金属膜としてクロム／クロムニッケル合金（Ｎｉ含有
量３５％）／ニッケルをそれぞれ０．０５μｍ、０．１
μｍ、０．３ｕｍ連続蒸着した。
電極にはアルミニウム膜を形成しであるシリコン基板を
真空蒸着槽内で３４０℃に加熱、Ａｕ−Ｇｅ合金（Ｇｅ
含有量１５％）を厚み１．２μｍ蒸着させた。シリコン
と金の共晶温度は３７０℃であるが、３４０℃でも蒸着
中にシリコン基板と金とが共晶化反応をおこしているこ
とが、蒸着後の膜状態から理解できる。しかるのち第二
の金属膜としてクロム／クロムニッケル合金（Ｎｉ含有
量３５％）／ニッケルをそれぞれ０．０５μｍ、０．１
μｍ、０．３ｕｍ連続蒸着した。
実施例２
実施例１と同じシリコン基板を４００℃に加熱し、Ａｕ
−Ｇｅ−８ｂ合金（Ｇｅ含有量１５％。
−Ｇｅ−８ｂ合金（Ｇｅ含有量１５％。
ｓｂ含有量１．５％）を厚み２．０μｍ蒸着させた。し
かるのち第二の金属膜としてクロム／クロムニッケル合
金（Ｎｉ含有量３５％）をそれぞれ０．０５μｍ、０．
１μｍ、０．３μｍ連続蒸着した。
かるのち第二の金属膜としてクロム／クロムニッケル合
金（Ｎｉ含有量３５％）をそれぞれ０．０５μｍ、０．
１μｍ、０．３μｍ連続蒸着した。
このように電極形成の終了した基板から各チップに分割
しＰ ｂ ／ Ｓ ｎを用いてＴＯ２２０型のリードフ
レームに接着した。ワイヤーボンド、次いで、樹脂封止
したのち、熱抵抗による乾腐食テストを行った。熱疲労
させる条件は、半導体チップ１：５Ｗ （１＝５Ａ、Ｖ
＝ＩＡ）をオン／オフ５分の間欠的に印加した。（この
時の温度差は１０５℃であった。オン時１３０℃、オフ
時２５℃）第１図には本発明法（実施例１及び２）と従
来法（第一の金属膜を基板１５０℃で真空蒸着したのち
４００℃に加熱し共晶化させた後、次いで第二の金属膜
を付着形成させたもの）との熱疲労テスト結果を示す。
しＰ ｂ ／ Ｓ ｎを用いてＴＯ２２０型のリードフ
レームに接着した。ワイヤーボンド、次いで、樹脂封止
したのち、熱抵抗による乾腐食テストを行った。熱疲労
させる条件は、半導体チップ１：５Ｗ （１＝５Ａ、Ｖ
＝ＩＡ）をオン／オフ５分の間欠的に印加した。（この
時の温度差は１０５℃であった。オン時１３０℃、オフ
時２５℃）第１図には本発明法（実施例１及び２）と従
来法（第一の金属膜を基板１５０℃で真空蒸着したのち
４００℃に加熱し共晶化させた後、次いで第二の金属膜
を付着形成させたもの）との熱疲労テスト結果を示す。
結果は熱抵抗の変化とオン／オフの間欠回数で示した。
従来法では約２００００サイクルから熱抵抗が増加し、
劣化が観察されるのに対し、本発明法では全く熱抵抗の
劣化がない。明らかに熱疲労寿命が長いことがわかる。
劣化が観察されるのに対し、本発明法では全く熱抵抗の
劣化がない。明らかに熱疲労寿命が長いことがわかる。
発明の詳細
な説明したように本発明によれば、従来法に比較し、高
い信頼性の半導体装置を得るばかりか、作業工程（熱処
理を不要にした）の削減を図ることもでき、製造上利点
が多い。
い信頼性の半導体装置を得るばかりか、作業工程（熱処
理を不要にした）の削減を図ることもでき、製造上利点
が多い。
第１図は本発の方法の効果を表す熱疲労テスト結果の特
性図である。 １・・・・・・実施例特性曲線、２・・・・・・従来例
′特性曲線。
性図である。 １・・・・・・実施例特性曲線、２・・・・・・従来例
′特性曲線。
Claims (1)
- ３４０℃から４００℃に加熱したシリコン基板に、ま
ず、第一の金属膜として少なくとも金とゲルマニウムを
含む合金を真空蒸着して、蒸着中にシリコンと金の共晶
化反応を起こさせる工程と、次いで第二の金属膜として
少なくともニッケル単体、もしくはニッケルを含む合金
を蒸着する工程とが構成されることを特徴とした半導体
装置の電極形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13784388A JPH01307219A (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 半導体装置の電極形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13784388A JPH01307219A (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 半導体装置の電極形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01307219A true JPH01307219A (ja) | 1989-12-12 |
Family
ID=15208113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13784388A Pending JPH01307219A (ja) | 1988-06-03 | 1988-06-03 | 半導体装置の電極形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01307219A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52144272A (en) * | 1976-05-27 | 1977-12-01 | Nec Home Electronics Ltd | Forming method of electrode in semiconductor device |
| JPS5521186A (en) * | 1978-08-03 | 1980-02-15 | Mitsubishi Electric Corp | Ohmic electrode material for p-type 3-5 families compound semiconductor and forming method of ohmic electrode |
| JPS6247150A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-02-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-06-03 JP JP13784388A patent/JPH01307219A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52144272A (en) * | 1976-05-27 | 1977-12-01 | Nec Home Electronics Ltd | Forming method of electrode in semiconductor device |
| JPS5521186A (en) * | 1978-08-03 | 1980-02-15 | Mitsubishi Electric Corp | Ohmic electrode material for p-type 3-5 families compound semiconductor and forming method of ohmic electrode |
| JPS6247150A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-02-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3971456B2 (ja) | 装着ＳｉＣダイ及びＳｉＣ用ダイ装着方法 | |
| US6191485B1 (en) | Semiconductor device | |
| JPS6322060B2 (ja) | ||
| JPS6040185B2 (ja) | 基板に高い横方向導電性を有するロウ接可能の金属層を製造する方法 | |
| JP4055399B2 (ja) | チップ型半導体素子及びその製造方法 | |
| JPS6016463A (ja) | オ−ム性電極 | |
| JPS59189625A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH0472764A (ja) | 半導体装置の裏面電極 | |
| JPS6220338A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS63221634A (ja) | 半導体ペレツトの固定方法 | |
| JPH038346A (ja) | ろう付け材料 | |
| JPS58112336A (ja) | 化合物半導体装置の電極形成法 | |
| JPH02183538A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS61121435A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS5845814B2 (ja) | 積層金属電極を有する半導体装置 | |
| JPS5965476A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH038371A (ja) | 半導体装置 | |
| JPS61141155A (ja) | はんだ下地電極 | |
| JPS60143636A (ja) | 電子部品 | |
| JPH06112237A (ja) | 半導体装置の組立方法 | |
| JPS63161631A (ja) | シリコン半導体素子 | |
| JPH01205551A (ja) | はんだバンプ電極形成方法 | |
| JPH03152974A (ja) | ショットキバリアダイオード | |
| JPH0221135B2 (ja) | ||
| JPS6040703B2 (ja) | 気密封止方法 |