JPH03122062A

JPH03122062A - 半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH03122062A
Application number: JP25966089A
Authority: JP
Inventors: Masako Nakabashi; 中橋　昌子; Seiichi Suenaga; 誠一末永; Shigeru Miyagawa; 宮川　滋; Hiromitsu Takeda; 博光竹田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-10-04
Filing date: 1989-10-04
Publication date: 1991-05-24

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、例えば大電力用のトランジスタ、サイリスク
、整流素子等のような大電力用半導体装置と、その製造
方法に関する。より詳しくは、そのセラミックス外囲器
およびこれを形成する方法の改良に係る。

（従来の技術）上記のような大電力の半導体装置では、セラミックス外
囲器が用いられている。その理由は、高電圧での使用に
耐え得る充分な耐電圧性を得る上で、セラミックス外囲
器は優れた特性を有しているからである。また、セラミ
ックス外囲器は、樹脂パッケージ等に比べて外囲器内部
の気密性保持においても優れている。従って、内部に封
入された半導体素子を、酸化による劣化から効果的に防
護することができる。

セラミックス外囲器は、セラミックス製の筒状体１と、
該筒状体の開口端部を封着用金属部材で封着した気密性
容器の構造を有している。このセラミックス外囲器内部
の気密性を保持するためには、セラミックス製の筒状体
と封着用金属部材との間に気密性の高い接合を形成しな
ければならない。

従来、セラミックス外囲器を用いた半導体装置のアセン
ブリーにおいては、この接合を形成する方法として、高
融点金属によるメタライジングが用いられている。この
方法では、セラミックス筒状体の開口端面にＭｏ、Ｍｎ
、Ｗを主成分とする粉末を塗布し、還元雰囲気中で１４
００−１７００℃に加熱する。これにより上記の高融点
金属とセラミックス母材とを反応させ、セラミックス表
面をメタライジングする。次ぎに、メタライズされたセ
ラミックス筒状体の開口端面上に、金属製蓋体をロウ付
けにより接合する。

しかし、上記従来の方法には次のような欠点がある。

第一の欠点は、この方法が酸化物系のセラミックスにし
か適用できないことである。半導体装置にはアルミナ製
の外囲器が従来広く用いられている。しかし、近年にな
って熱伝導性の高い窒化アルミニウムや炭化硅素等、酸
化物以外のセラミックスが有望な外囲器材料として注目
されている。

従って、これら酸化物以外のセラミックス材料にも適用
可能な接合方法が望まれている。

第二の欠点は、上記従来の方法では著しく高温での処理
を必要とするため、プロセスがコスト的に高価なことで
ある。

第三の欠点は、メタライジングに用いるＭ　ｏ　。

Ｍｎ、Ｗ等の高融点金属が酸化され易いことである。こ
のため、従来の接合方法を用いて製造されたセラミック
ス外囲器は、多湿雰囲気中で使用すると接合部のメタラ
イズ層が腐食され、気密性が破壊されてしまう。従って
、内部に封入された半導体素子が劣化するため、装置の
信頼性低下を生じる。

（発明が解決しようとする課題）本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その課題は
、セラミックス外囲器を用いた半導体装置における外囲
器の気密性および耐蝕性を改善することである。

また、気密性および耐蝕性に優れた上記の特徴を有する
半導体装置を、高温熱処理を必要とするメタライジング
を用いずに、簡便な方法で製造できる方法を提供するこ
とである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）発明者等は上記課題を達成すべく鋭意研究を重ねた結果
、Ｔｉ及び／又はＺｒを含む合金ろう材層を介してセラ
ミックス部材と金属部材とをロウ付けすることにより、
高温でのメタライジング工程を行うことなく、気密性お
よび耐蝕性に優れた接合を形成できることを見出だした
。また、この方法は酸化物系、炭化物系または窒化物系
の何れのセラミックス部材に対しても適用できることが
明らかになった。

本発明は、セラミックス外囲器を用いた半導体装置の製
造に上記の接合方法を適用することによって、既述の課
題を達成したものである。

即ち、本発明による半導体装置は、セラミックス筒状体
と、該セラミックス筒状体の開口部を封着している金属
製シール部材と、前記セラミックス筒状体の内部にマウ
ントされた半導体素子と、該半導体素子の電極に接続さ
れ且つ前記セラミックス筒状体の外部に延出されたリー
ドまたは電極部材とを具備し、前記セラミックス筒状体
と金属製シール部材とが、Ｔｉ及び／又はＺｒを含む合
金ろう材層を介して接合されていることを特徴とするも
のである。

また、本発明による製造方法は上記本発明の半導体装置
を製造する方法であり、より具体的には、次の三つの方
法が開示される。

第一の方法は、前記セラミックス筒状体の開口端面に、加熱工程を伴な
うことなく、Ｔｉ及び／又はＺｒからなる活性金属を０
．１ｍｇ／Ｃｍ’〜１０ｍｇ／ｃｍ２の量だけ塗布する
工程と、該活性金属塗面に金属ロウ材を配置する工程と、該金属
ロウ材に接触させて前記金属製シール部材を配置する工
程と、加熱により前記金属ロウ材を溶融させ、前記金属製シー
ル部材を前記セラミックス筒状体の開口端面にロウ付け
する工程とを具備したことを特徴とするものである。

第二の方法は、前記セラミックス筒状体の開口端面に、Ｔｉ及び／又は
Ｚ「からなる活性金属層を載置または被着する工程と、該活性金属層上に金属ロウ材層を載置または被着する工
程と、該金属ロウ材層に接触させて前記金属製シール部材を配
置する工程と、加熱により前記金属ロウ材を溶融させ、前記金属製シー
ル部材を前記セラミックス筒状体の開口端面にロウ付け
する工程とを具備したことを特徴とする第三の方法は、前記セラミックス筒状体の開口端面に、Ｔｉ及び／又は
Ｚｒを含む金属ロウ材層を裁置または被着する工程と、該金属ロウ材層に接触させて前記金属製シール部材を配
置する工程と、加熱により前記金属ロウ材を溶融させ、前記金属製シー
ル部材を前記セラミックス筒状体の開口端面にロウ付け
する工程とを具備したことを特徴とする（作用）以下、発明の理解に必要な作用説明を含め、本発明の詳
細な説明する。

く接合方法〉まず、本発明の中心をなす接合方法について説明する。

本発明においては、セラミックス筒状体と金属製シール
部材とを接合するに際し、まず、セラミックス筒状体の
接合面に予めＴｉ及び／又はＺｒからなる活性金属を配
置する。そのための方法として、本発明では次の方法を
用いる。何れの方法を用いるにしても、この工程ではメ
タライジングを目的とした高温熱処理は行わない。これ
が本発明の大きな特徴である。

第一の方法は、上記の活性金属を塗布する方法である。

例えば、バインダ及び溶剤を混練した有機系粘着剤をセ
ラミックス筒状体の接合面に予め塗布しておき、該粘若
剤層に前記活性金属の粉末を吹き付けて付着させる。使
用するバインダ及び溶剤は特に限定されないが、後で行
われるロウ付けのための熱処理工程で完全に分解し、除
去され得るものが望ましい。例えば、バインダとしては
ポリビニルアルコール、エチルセルロースなどが挙げら
れ、溶剤としてはエタノール、テトラリン等が挙げられ
る。或いは、前記活性金属の粉末、有機系バインダ及び
溶剤を混練した混合物を調製し、該混合物を金属メツシ
ュ等からなるスクリーンを通してセラミックス筒状体の
接合面に塗布してもよい。

上記の塗布法または吹き付は法を用いる場合には、粒子
が大きすぎると流動性が低下する。このため、活性金属
粉末の粒子サイズは０．１〜１０μｍとするのが望まし
い。また、活性金属としてＴｉ及びＺｒの混合物を用い
る場合、その混合比率は特に限定されず、まったく任意
に設定することができる。一方、活性金属粉末を被着す
べきセラミックス筒状体の表面粗度は、０．１〜ＩＯμ
ｍとするのが望ましい。表面粗度が大きすぎると、接合
強度が不十分となる場合があるからである。

第二の方法は、蒸着またはスパッタリング等により、セ
ラミックス筒状体の接合面に活性金属の層を堆積し、被
着させる方法である。活性金属の箔をセラミックス筒状
体の接合面上に載置しても良い。

第三の方法は、蒸着またはスパッタリング等により、セ
ラミックス筒状体の接合面に前記活性金属を含む金属ロ
ウ材層を層を堆積し、被着させる方法である。活性金属
を含む金属ロウ打箔を載置してもよい。このような活性
金属を含むロウ材の例としては、Ｔｉ−Ｃｕ合金、Ｔｉ
−Ａｇ−Ｃｕ合金等が挙げられる。前者の融点は約８８
０℃、後者の融点は約７８０℃である。何れの場合も、
その接合温度は高融点金属によるメタライジングの温度
よりも著しく低く、従ってプロセス的に遥かに容易であ
る。

次に、上記のようにして活性金属を配置したセラミック
ス筒状体の接合面に、金属製シール部材をロウ付けする
。その際、上記第一および第二の方法を用いた場合は、
金属ロウ材を配置しなければならない。そのためには、
金属ロウ材の板を載置するか、或いは蒸着またはスパッ
タリング等により、セラミックス筒状体の接合面に金属
ロウ材層を堆積する方法を用いる。金属ロウ材としては
、例えばＡｇ−Ｃｕ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ系、Ａｇ−Ｃ
ｕ−Ｚｎ系等のＡｇロウ材が好ましい。ロウ付けに際し
ては、前記活性金属層が形成されたセラミックス部材の
接合面上にロウ材を配置し、接合すべき金属部材をロウ
材に接触させた後、ロウ材の融点以上の温度に加熱する
。このときの熱処理雰囲気としては、真空またはアルゴ
ンガス等の非酸化性雰囲気が好適である。

金属シール部材をロウ付けすると、その際の加熱によっ
て、活性金属がセラミックス筒状体の内部に拡散する。

その結果、本発明におけるロウ付は工程では、メタライ
ジングとロウ付けとが同時に行われ、金属製部材とセラ
ミックス部材の間には気密性の高い良好な接合が形成さ
れる。その理由は、メタライジングによってセラミック
ス表面における溶融ロウ材の濡れ性が向上するからであ
る。例えば、アルミナセラミックス円板の表面に上記活
性金属の粉末を塗布した後、その上にＡｇ−Ｃｕ系ロウ
材を配置して真空中で加熱したところ、溶融したロウ材
は好適に広がり、良好なメタライジングが行われたこと
が確認された。このように良好なメタライジングが行わ
れる結果、接合強度が高く且つ隙間のない良好な接合を
形成することができる。

なお、上記第一の方法に従って活性金属を塗布する場合
には、活性金属の塗布量を０．１〜１０ｍｇ／Ｃ１１２
とする必要がある。塗布量が上記範囲よりも少なすぎた
り、また多すぎたりすると、その後のロウ材げに際して
良好なメタライジングが行われない。このため、ロウ材
の広がりが悪くなり、所期の良好な特性をもった接合が
得られない。

く半導体装置の製造〉本発明では、上記の接合方法を用いてセラミックス外囲
器を作成することにより、該セラミックス外囲器内に半
導体素子（特に大電力素子）を封入した半導体装置を製
造する。その場合、素子のダイボンディング、ワイヤボ
ンディング等、セラミックス筒状体と金属製シール部材
との接合以外の工程は、従来と同じ方法を用いて行うこ
とができる。なお、金属製シール部材としては、熱膨脹
率がセラミックス筒状体の熱膨脹率に近いものを用いる
のが望ましい。ロウ材は接合時の熱応力を低減するため
である。金属製シール部材の好ましい材料としては、Ｍ
ｏ、Ｗ、　　コバール、インパール等が挙げられる。ま
た、４２７０イやＣｕ等を用いてもよい。より好ましく
は、Ｍｏ、Ｗ、　コバール、インパールまたは４２アロ
イかならる層と、Ｃｕ層とを積層した複合材料を用いる
。

既述したように、本発明で用いるの接合方法は、アルミ
ナ等の酸化物系セラミックスのみならず、窒化アルミニ
ウム等の窒化物系セラミックスや、炭化硅素等の炭化物
系セラミックスと金属部材との接合にも適用できる。こ
れら非酸化物系のセラミックスは、従来のアルミナ製セ
ラミックス部材よりも耐電圧が高い。従って、本発明で
は外囲器に上記非酸化物系セラミックスを用いることに
より、より高電圧での使用が可能な半導体装置を製造す
ることができる。また、窒化アルミニウムは熱伝導率が
大きいから、外囲器に窒化アルミニウムを用いることに
よって、より優れた放熱特性を得ることができる。

（実施例）第１図は、本発明の一実施例になる半導体装置を示す断
面図である。同図において、１はセラミックス筒状体で
ある。該セラミックス筒状体１は、酸化物系、炭化物系
または窒化物系の何れのセラミックス材料からなるもの
でもよい。セラミックス筒状体の下部外面は、半球状に
膨出している。これは、外囲器の耐圧を向上するためで
ある。

また、筒状体１の上部には、セラミックス壁を貫通する
外部リード２が設けられている。この外部リード２とし
ては、真空吸引により外囲器内部を排気し、また不活性
ガスを充填するために管状のものが用いられる。排気お
よび不活性ガスの充填が終了した後、リードパイプの開
口端部は潰し溶接を施される。また、筒状体１の上部内
壁には段部が形成され、該段部にはメタライズ層３が設
けられている。前記リード２の一端はこのメタライズ層
３に接続されている。

筒状体１の底面には第一の金属製シール部材４が接合さ
れ、該シール部材によって筒状体１の底面開口部が封着
されている。金属製シール部材４はコバール等からなる
環状のシールプレート４゜と、該プレートの中央部に挿
・入されたＣｕ製の下部電極４□からなり、両者は一体
に溶接されている。シールプレート４１とセラミック筒
状体１とは、Ｔｉ及び／又はＺ「を含む合金ロウ材層５
を介して接合されている。下部電極４□の上には、Ｍｏ
、Ｗ等からなる熱緩衝板６が載置されている。

該熱緩衝板上には、大電力用のバイポーラトランジスタ
素子７がマウントされている。

トランジスタ素子７は、第２図の断面図に示した構造を
有している。同図において、７１はコレクタ領域、７２
はベース領域、７３・・・はエミッタ領域、７４はコレ
クタ電極、７５はベース電極、７６はエミッタ電極であ
る。ベース電極７５は、ボンディングワイヤ８を介して
、筒状体１の内壁に形成された前記メタライズ層３に接
続されている。また、エミッタ領域７３・・・は注入効
率を高めるために入り組んだ形状を有しており、且つ図
示のようなメサ構造を有している。

第１図に戻って説明を続ける。トランジスタ素子７上に
は、Ｍｏ、Ｗ等の熱緩衝板９を介して、Ｃｕ製の上部電
極１０．が載置されている。上部電極１０＋はエミッタ
の集電端子として機能する。

この上部電極１０．はウェルドリング１０□及びシール
カップ１０．と共に第二の金属製シール部材１０を構成
しており、三者は一体に溶接されている。そして、シー
ルカップ１０．の周辺部は図示のように下方に屈曲され
、Ｔｉ及び／又はＺｒを含む合金ロウ材層５を介してセ
ラミックス筒状体１の上端面に接合されている。なお、
下部電極４□と上部電極１０＋の間には約１トン前後の
圧力が印加され、これにより図示の積層構造の圧接が達
成されている。

上記実施例の半導体装置では、金属製シール部材４．１
０とセラミックス筒状体１との接合が、Ｔｉ及び／又は
Ｚｒを含む合金ロウ材層５を介して行われている。既述
したように、この接合は気密性および接合強度が高く、
且つ耐蝕性にも優れている。また、上記実施例における
セラミックス筒状体１と金属製シール部材４．１０との
接合部には、従来のように耐酸化性の乏しいメタライジ
ング層、即ち、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｗ等の高融点金属に富んだ
メタライジング層は全く存在しない。従って、多湿雰囲
気中で使用しても接合部の腐食による気密性破壊を防止
できる。即ち、内部に封入された半導体素子の劣化が回
避され、装置の信頼性を著しく向上することができる。

なお、上記実施例では半導体素子として大電力用バイポ
ーラ素子７を用いたが、例えばゲートターンオフサイリ
スク等のような他の大電力素子を用いた場合にも、本発
明は同様に適用することができる。

次ぎに、本発明の方法により半導体装置を製造した具体
的な実施例を説明する。

実施例１以下の工程に従って、第１図に示したセラミックス筒状
体１と金属製シール部材４，１０との接合を行なった。

それ以外については従来のアセンブリー工程と同様に行
ない、第１図の半導体装置を製造した。

この実施例では、アルミナ製のセラミックス筒状体１を
用いた。

まず、ｌＯμ曙の粒径を有するＴｉ粉末とエチルセルロ
ース−テレピネオール溶液とを混練し、塗布用混合物を
調整した。この混合物を、Ｔｉの塗布量がＩ　Ｂ／　ｃ
會２になるようにセラミ・ツクス筒状体１の上下両端面
に塗布した。次いで、この両壁布面に厚さ５０μ膿の銀
ロウ板（７２ｗｔ％＾ｇ−Ｃｕ）を配置し、その上に更
にコバール製のシールプレート２１及びシールカップ１
０．を夫々当接してロウ付けを行なった。このロウ付け
は、２Ｘ　１０’−’Ｔｏｒｒの真空中において、８５
０℃で１０分間加熱することにより行なった。

上記のようにしてシールプレート２．及びシールカップ
１０．を接合した後、常法に従って第１図の半導体装置
のアセンブリーを行なった。即ち、下部電極４□の溶接
、熱緩衝板６および半導体素子７のマウンティング、ボ
ンディングワイヤ８による接続、熱緩衝板９および上部
電極１０１のマウンティング、ウェルドリング１０□の
溶接を順次行なった。次に、リードバイブ２を介して外
囲器内部の排気およびＮ２ガスの充填を行ない、続いて
リードパイプ２の潰し溶接を行なった。

上記のようにして得られた半導体装置について、接合部
のリーク試験を行なった。その結果、Ｈｅリーク量は１
０−１°Ｔｏｒｒ−１／　ｓ以下で、良好な機密性を有
していた。

また、上記で得た半導体装置を湿度９０％、気温９０℃
の雰囲気中に１００時間放置し、セラミックス筒状体１
と金属製シール部材２１，１０３との間の接合部におけ
る酸化状態を調べた。酸化状態は、色変化、リークおよ
びｆｆｉ量変化に基づいて評価した。比較のため、セラ
ミックス筒状体１と金属製シール部材２．．１０３との
間の接合に高融点金属によるメタライジングを用いた従
来の半導体装置について、同様の信頼性試験を行なった
。その結果、上記実施例で得られた半導体装置では、従
来の半導体装置に比べて、酸化の程度が著しく少ないこ
とが明らかになった。

実施例２この実施例でも、アルミナ製のセラミックス筒状体１を
用いた。

一方、この実施例では何れもｌＯμｌの粒径を有するＴ
ｉ粉末およびＺｒ粉末を９：１で混合し、これをエチル
セルロース−テレピネオール溶液と混練した。こうして
調整された塗布用混合物を用いた点を除き、実施例１と
同様に行なって第１図の半導体装置を製造した。

こうして得られた半導体装置について、接合部のリーク
試験を行なったところ、Ｈｅリーク量は１０　’−１０
７ｏｒｒ−４７／　ｓ以下で、良好な機密性を有してい
た。

また、実施例１と同様の信頼性試験を行なったところ、
上記実施例で得られた半導体装置では、従来の半導体装
置よりも酸化の程度が著しく少なかった。

実施例３この実施例でも、アルミナ製のセラミックス筒状体１を
用いた。また、Ｔｉの塗布用混合物および銀ロウ板につ
いても、実施例１と同じものを用いた。

一方、この実施例では、コバール製のものの代わりに、
銅製のシールプレート２１及びシールカップ１０３を用
いた。それ以外は、実施例１と同様に行なって第１図の
半導体装置を製造した。

こうして得られた半導体装置について、接合部のリーク
試験を行なったところ、Ｈｅリーク量は１０　””０Ｔ
ｏｒｒ−９／　ｓ以下で、良好な機密性を有していた。

実施例４この実施例では、窒化アルミニウム製のセラミックス筒
状体１を用いた。それ以外は実施例１と同様に行ない、
第１図の半導体装置を製造した。

得られた半導体装置について、接合部のリーク試験を行
なったところ、Ｈｅリーク量は１Ｏ−１０Ｔｏｒｒ・Ｄ
　／　ｓ以下で、良好な機密性を有していた。

更に、同様の方法で得られた実施例１の半導体装置（ア
ルミナ製外囲器）と、本実施例で得られた半導体装置（
窒化アルミニウム製外囲器）について、外囲器の耐電圧
を比較した。その結果、前者の耐電圧は約１０ｋＶ／■
であるのに対して、後者は約１４ｋＶ／ａｓと高い耐電
圧特性を示した。

実施例５この実施例では、窒化アルミニウム製のセラミックス筒
状体１を用いた。また、実施例２で用いたのと同じく、
粒径１０μｍのＴｉ粉末及びＺ「粉末を９＝１で混合し
、これをエチルセルロース−テレピネオール溶液と混練
した塗布用混合物を用いた。

それ以外は実施例１と同様に行ない、第１図の半導体装
置を製造した。

得られた半導体装置について、接合部のリーク試験を行
なったところ、Ｈｅリーク量はｌ０ＴｉＯＴｏｒｒ・４
７　／　ｓ以下で、良好な機密性を有していた。

また、実施例１と同様の信頼性試験を行なったところ、
上記実施例で得られた半導体装置では、従来の半導体装
置よりも酸化の程度が著しく少なかったｄ更に、同様の方法で得られた実施例１の半導体装置（ア
ルミナ製外囲器）と、本実施例で得られた半導体装置（
窒化アルミニウム製外囲器）について、外囲器の耐電圧
を比較した。その結果、前者の耐電圧は約１０ｋＶ／ｓ
＋ｍであるのに対して、後者は約１４ｋＶ／ｓｖと高い
耐電圧特性を示した。

実施例にの実施例では、炭化珪素製のセラミックス筒状体１を用
いた。それ以外は実施例１と同様に行ない、第１図の半
導体装置を製造した。

得られた半導体装置について、接合部のリーク試験を行
なったところ、Ｈｅリーク量はＩＱ−１０Ｔｏｒｒ・Ｄ
　／　ｓ以下で、良好な機密性を有していた。

更に、同様の方法で得られた実施例１の半導体装置（ア
ルミナ製外囲器）と、本実施例で得られた半導体装置（
炭化娃素製外囲器）について、外囲器の耐電圧を比較し
た。その結果、前者の耐電圧は約１０ｋＶ／ｍｓ＋であ
るのに対して、後者は約１３ｋＶ／ａｓと高い耐電圧特
性を示した。

実施例７この実施例では、実施例１と同様にアルミナ製のセラミ
ックス筒状体１を用いた。

一方、この実施例ではＴｉを真空蒸着することにより、
セラミックス筒状体１の上下両端面に厚さ１μｍのＴｉ
層を形成した。

得られた半導体装置について、接合部のリーク試験を行
なったところ、Ｈｅリーク量は１０−１゜Ｔｏｒｒ・ｊ
！　／　ｓ以下で、良好な機密性を有していた。

実施例８この実施例では、窒化アルミニウム製のセラミックス筒
状体１を用いた。

また、実施例７と同様に、Ｔｉの真空蒸着により、セラ
ミックス筒状体１の上下両端面に厚さ１μ腸のＴｉ層を
形成した。

得られた半導体装置について、接合部のリーク試験を行
なったところ、Ｈｅリーク量はＩ　Ｑ　−１０Ｔｏｒｒ
・ρ／Ｓ以下で、良好な機密性を有していた。

更に、同様の方法で得られた実施例７の半導体装置（ア
ルミナ製外囲器）と、本実施例で得られた半導体装置（
窒化アルミニウム製外囲器）について、外囲器の耐電圧
を比較した。その結果、前者の耐電圧は約１０ｋＶ／ａ
ｖであるのに対して、後者は約１３ｋＶ／ａｍと高い耐
電圧特性を示した。

実施例９この実施例では、実施例１と同様にアルミナ製のセラミ
ックス筒状体１を用いた。

一方、この実施例ではセラミックス筒状体１の上下両端
面にＴｉを提供するために、厚さ３μｍのＴｉ箔を！を
置した。また、コバール製のものの代わりに、銅製のシ
ールプレート２１及びシールカップ１０３を用いた。

得られた半導体装置について、接合部のリーク試験を行
なったところ、Ｈｅリーク量は１０−１゜Ｔｏｒｒ・ｆ
ｌ　／　ｓ以下で、良好な機密性を有していた。

実施例１０この実施例では、実施例１と同様にアルミナ製のセラミ
ックス筒状体１を用いた。

一方、この実施例ではセラミックス筒状体１の上下両端
面にＴｉを提供するために、Ｔｉを含有する合金ロウ材
（３ｖ％Ｔｉ−７Ｔｌ−７０Ａ　）を用いた。即ち、厚
さ５０μＩの該合金ロウ材板をセラミックス筒状体１の
端面に載置した。また、コバール製のものの代わりに、
銅製のシールプレート２．及びシールカップ１０３を用
いた。

得られた半導体装置について、接合部のリーク試験を行
なったところ、Ｈｅリーク量は１０−１゜Ｔｏｒｒ・Ｄ
　／　ｓ以下で、良好な機密性を有していた。

実施例１１この実施例では、窒化アルミニウム製のセラミックス筒
状体１を用いた。

また、この実施例ではセラミックス筒状体１の上下両端
面にＴｉを提供するために、実施例１０と同様に、Ｔｉ
を含有する厚さ５０μＩの合金ロウ材板（３シ％Ｔｉ−
７Ｔｌ−７０Ａ　）を筒状体１の端面に載置した。実施
例１と同様、シールプレート２□及びシールカップ１０
．としてコバール製のものを用いた。

得られた半導体装置について、接合部のリーク試験を行
なったところ、Ｈｅリーク量はＩＱ−１０Ｔｏｒｒ−１
）　／　ｓ以下で、良好な機密性を有していた。

更に、同様の方法で得られた実施例１０の半導体装置（
アルミナ製外囲器）と、本実施例で得られた半導体装置
（窒化アルミニウム製外囲器）について、外囲器の耐電
圧を比較した。その結果、前者の耐電圧は約１０ｋＶ／
ａｍであるのに対して、後者は約１４ｋＶ／■と高い耐
電圧特性を示した。

実施例１２この実施例では、窒化アルミニウム製のセラミックス筒
状体１を用いた。

また、この実施例ではセラミックス筒状体１の上下両端
面に２「を提供するために、Ｚｒを含有する厚さ５０μ
ｍ（７）合金ロウ材板（３ｖ％Ｚｒ−７Ｚｒ−７０Ａ　
）を、筒状体１の端面に載置した。シールプレート２１
及びシールカップ１０．としては、銅製のものを用いた
。

得られた半導体装置について、接合部のリーク試験を行
なったところ、Ｈｅリーク量は１０−”Ｔｏｒｒ・Ｄ　
／　ｓ以下で、良好な機密性を有していた。

更に、同様の方法で得られた実施例１０の半導体装置（
アルミナ製外囲器）と、本実施例で得られた半導体装置
（窒化アルミニウム製外囲器）について、外囲器の耐電
圧を比較した。その結果、前者の耐電圧は約１０ｋＶ／
　ｍｏ＋であるのに対して、後者は約１４ｋＶ／ａｓと
高い耐電圧特性を示した。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば外囲器の気密性お
よび耐電圧性に優れた半導体装置を提供することができ
る。また、本発明によれば、簡便な方法で上記の優れた
特徴を有する半導体装置を製造できる等、顕著な効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の一実施例になる半導体
装置を示す断面図である。１・・・セラミックス筒状体、２・・・外部リード、３
・・・メタライズ層、４・・・第一の金属製シール部材
、４１・・・シールプレート、４２・・・下部電極、５
・・・活性金属を含む合金ロウ材層、６，９・・・熱緩
衝板、７・・・大電力半導体素子、８・・・ボンディン
グワイヤ、１０・・・第二の金属製シール部材、１０．
・・・上部電極、１０２・・・ウェルドリング、１ｏ３
・・・シールカップ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セラミックス筒状体と、該セラミックス筒状体の
開口部を封着している金属製シール部材と、前記セラミ
ックス筒状体の内部にマウントされた半導体素子と、該
半導体素子の電極に接続され且つ前記セラミックス筒状
体の外部に延出されたリードまたは電極部材とを具備し
た半導体装置であって、前記セラミックス筒状体と金属製シール部材とが、Ｔｉ
及び／又はＺｒを含む合金ロウ材層を介して接合されて
いることを特徴とする半導体装置。
（２）セラミックス筒状体と、該セラミックス筒状体の
開口部を封着している金属製シール部材と、前記セラミ
ックス筒状体の内部にマウントされた半導体素子と、該
半導体素子の電極に接続され且つ前記セラミックス筒状
体の外部に延出されたリードまたは電極部材とを具備し
た半導体装置の製造方法であって、前記セラミックス筒状体の開口端面に、加熱工程を伴な
うことなく、Ｔｉ及び／又はＺｒからなる活性金属を０
．１ｍｇ／ｃｍ＾２〜１０ｍｇ／ｃｍ＾２の量だけ塗布
する工程と、該活性金属塗面に金属ロウ材を配置する工程と、該金属
ロウ材に接触させて前記金属製シール部材を配置する工
程と、加熱により前記金属ロウ材を溶融させ、前記金属製シー
ル部材を前記セラミックス筒状体の開口端面にロウ付け
する工程とを具備したことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
（３）セラミックス筒状体と、該セラミックス筒状体の
開口部を封着している金属製シール部材と、前記セラミ
ックス筒状体の内部にマウントされた半導体素子と、該
半導体素子の電極に接続され且つ前記セラミックス筒状
体の外部に延出されたリードまたは電極部材とを具備し
た半導体装置の製造方法であって、前記セラミックス筒状体の開口端面に、Ｔｉ及び／又は
Ｚｒからなる活性金属層を載置または被着する工程と、該活性金属層上に金属ロウ材層を載置または被着する工
程と、該金属ロウ材層に接触させて前記金属製シール部材を配
置する工程と、加熱により前記金属ロウ材を溶融させ、前記金属製シー
ル部材を前記セラミックス筒状体の開口端面にロウ付け
する工程とを具備したことを特徴とする半導体装置の製
造方法。
（４）セラミックス筒状体と、該セラミックス筒状体の
開口部を封着している金属製シール部材と、前記セラミ
ックス筒状体の内部にマウントされた半導体素子と、該
半導体素子の電極に接続され且つ前記セラミックス筒状
体の外部に延出されたリードまたは電極部材とを具備し
た半導体装置の製造方法であって、前記セラミックス筒状体の開口端面に、Ｔｉ及び／又は
Ｚｒを含む金属ロウ材層を載置または被着する工程と、該金属ロウ材層に接触させて前記金属製シール部材を配
置する工程と、加熱により前記金属ロウ材を溶融させ、前記金属製シー
ル部材を前記セラミックス筒状体の開口端面にロウ付け
する工程とを具備したことを特徴とする半導体装置の製
造方法。