JPH031540A - 半導体素子及びその製造方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電極を有する半導体素子及びその製造方法に係
り、特に樹脂電極を用いたものに関する。

［従来の技術］ 半導体素子の電極形成は、一般に、フォトリングラフィ
、真空蒸着、そしてアロイ工程を必要とする。これを、
例えばｎ側電極とｎ側電極とを必要とするＧａＡｓ系の
発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）を例にとって説
明する。

ｎ側電極では、発光層をエピタキシャル成長したＧａＡ
（ＪＡｓ−ＧａＡｓウェハ上にレジストを塗布して露光
を行い、レジストパターンを形成する。このウェハを真
空蒸着装置にセットし、レジストパターンの上から金属
を全面蒸着する。ここで金属原料としては、発光ダイオ
ードのｎ型活性層に対してＧｅをｎ＋トド−ントにした
Ａｕ−Ｇｅ（５ｗｔ％）合金を１層目に、Ｇｅの拡散を
促進するためのＮｉを２層目に、そしてＡｕを３層目に
用いる。

次に、このウェハを蒸着装置から取り出し、レジスト剥
離液中に浸漬し、レジストを膨潤、剥離する。レジスト
膜上に堆積した金属膜を同時に剥離し、レジスト膜で覆
われていない部分に金属電極パターンを残す。

そして、オーミックコンタクトをとるために電極アロイ
を行い、電極とＧａＡｓ間にオーミック性接合を得てい
る。なお、アロイは、例えば水素ガス中で４００’Ｃ，
３分間の条件で行っている。

一方、ｐ側電極では、２層目のＡｕ−Ｇｅ代わりに、ｐ
型ＧａＡｓに対してＺｎをｐ＋トド−ントにしたＡｕ−
Ｚｎ（４ｗｔ％）を用いる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記したＬＥＤ等の半導体素子の電極と、そ
の形成には次のような欠点があった。

■電極はがれが発生する。

ＧｅＡ（Ａｓ上への蒸着の再現性、歩留が悪い。

蒸着では不純物が混入しやすく、電極はがれが発生する
ためである。このため蒸着直前にエツチングを行ったり
、時には蒸着装置内でドライエ、７チングやスパッタリ
ングをして表面から酸化層を除去する必要がある。

■工数がかかる。

フォトリソグラフィ工程はレジスト塗布、ブレベーク、
露光、現像、ボストベークと工程が細かく分かれ、各々
時間もかかり、人手による部分も多い。また、特に真空
蒸着工程では真空度が上がるまでに数時間を要し、スル
ーブツトが悪い。

■大型装置を使用する。

レジストパターンを形成するための露光機、真空蒸着装
置、アロイ炉はいずれも高価で、大型の装置である。こ
のためクリーンルームなどの設備も大きなものが必要と
なり、原価償却費が大きくなる。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消して、
電極はがれの発生しない電極を持つ安定した半導体素子
を提供することにある。

また、本発明の目的は、大型装置を使用せず、電極形成
の工数がかからず、しかも電極はがれの発生しない安価
な半導体素子の製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の半導体素子は、その電極として貴金属粉を混入
した樹脂層を用いたことにあり、それによって、電極は
がれを一掃し、電極形成の工程を大幅に減少させたもの
である。

即ち、本発明の半導体素子は、耐熱性樹脂と貴金属粉と
からなる導電性樹脂電極を備えたものである。

また、本発明の半導体素子の製造方法は、半導体ウェハ
面に貴金属粉を含有した耐熱性樹脂ペーストを塗布し、
これを加熱処理して電極を形成するようにしたものであ
る。

なお、樹脂には高耐熱性の熱硬化性樹脂が広（利用でき
る。本発明の好ましい態様としては、ポリイミド系樹脂
あるいは芳香族ポリアミド樹脂。

ポリベンゾイミダゾール樹脂を上げることができる。

また、貴金属粉の好ましい態様としては金粉、金−ゲル
マニウム合金粉、金−亜鉛合金粉、金粉とゲルマニウム
粉の混合粉、金粉と亜鉛粉の混合粉または銀粉を利用で
きる。これら金−ゲルマニウム合金、金−亜鉛合金、ま
たは金粉とゲルマニウム粉の混合比、金粉と亜鉛粉の混
合比は何れの場合もゲルマニウム、亜鉛が２０ｗｔ％以
下が適当である。

また、半導体ウェハとしては、化合物半導体ウェハ　Ｓ
ｉウェハを使用できる。化合物半導体ウェハとしては、
例えば、電界効果トランジスタ用。

光集積回路用、ＧａＡＯＡｓ　　ｏｎ　　ＧａＡｓ系発
光ダイオード、ＧａＡｓ　　ｏｎ　　ＧａＡｓ系または
ＧａＡＱＡｓ　　ｏｎ　　ＧａＡＱＡｓ系発光ダイオー
ド用のウェハ、さらには半導体レーザ用のウェハにも使
用できる。

［作用］ 耐熱性樹脂と呼ばれるものは、一般に、融点。

軟化点が高く、熱分解や熱劣化がおこりにくく、高温で
機械的強度が高（、耐薬品性も大きく、黙過塑性、溶解
性があって成型加工が容易である。

このため、耐熱性に関しては、電極形成プロセスは勿論
、後続する半導体プロセスの最高温度にも耐えられる。

また加工性に関しては、ペースト状とすることにより印
刷加工技術がそのまま転用できる。そして、電極として
の導電特性ないし低抵抗特性に関しては、耐゛熱性樹脂
に、従来から電極に用いられている貴金属を粉末として
含有させれば確保できる。

本発明は耐熱性樹脂のこのような特性を利用し、半導体
ウェハ面に貴金属粉を含有した耐熱性樹脂ペーストを電
極形状に塗布し、これを加熱処理すことによって、導電
性樹脂電極を得ている。

［実施例コ 本発明の実施例を第１図ないし第２図を用いて説明する
。なお、ここでは電極のみを扱うが、この電極は配線に
も共通する。従って、本発明の電極には配線も含まれる
。

本発明の半導体素子の電極は、耐熱性樹脂と金属粉とか
らなる導電性樹脂から構成されている。

耐熱性樹脂には４００’Ｃ以上の高温で連続して使用に
耐える高分子物質が適当である。また、貴金属粉には電
極材料である金、銀等が適当である。

このような導電性樹脂電極を形成するには、先ず、金属
粉を含有した耐熱性樹脂ペーストを形成する。次に、こ
の耐熱性樹脂ペーストを半導体ウェハ面に塗布する。塗
布には印刷技術が利用でき、電極単位で直接塗布するこ
とが可能である。これを加熱処理、即ち乾燥、硬化、ア
ロイすることにより電極が形成される。

以上述べたように本実施例によれば、半導体素子の電極
を導電性樹脂で構成するようにしたので、樹脂の塗布に
スクリーン印刷等の印刷技術が転用でき、塗布後は乾燥
、硬化、アロイを施せばよく、フォトリソグラフィや蒸
着工程を必要としない。

従って、蒸着に起因する不純物の混入や電極はがれが生
じず、このため蒸着直前にエツチングを行ったり、時に
は蒸着装置内でドライエツチングやスパッタリングをし
て表面から酸化層を除去する必要もない。また、真空蒸
着のための真空度を上げるために長時間要するという、
こともない。

また、フォトリソグラフィ工程を必要としないので、レ
ジスト塗布、プレベータ、露光、現象。

ポストベークをするために各々時間がかかるということ
がなく、人手による部分も大幅に減少する。

さらに、電極が直接塗布できるため、レジストパターン
を形成する必要がない。このため高価で、大型の露光機
、真空蒸着装置、アロイ炉を不要とし、クリーンルーム
などの設備も小型でよく、原価償却費も少なくて済む。

さて、上記のような樹脂電極をＬＥＤに適用しり場合の
具体例について述べる。

ＧａＡＱＡｓ−ＧａＡｓＬＥＤ用のウェハの表面（エピ
タキシャル層側）にスクリーン印刷の技法を使って樹脂
ペーストを直接塗布した。樹脂ペーストはポリイミド樹
脂にＡｕ−Ｇｅ（５ｗｔ％）粉を混入したものである。

使用スクリーンは２５０メツシユのステンレス製で、乳
剤厚は１５μｍである。

第１図に示すように、４Ｑａ＋ｍ角のＬＥＤウェハｌ上
への樹脂ペースト２の塗布部の形状は、直径１５０μｍ
の円形で、これを４００μｍ間隔で基盤目状に印刷配置
した。

次にウェハｌの裏面に・も同様に樹脂ペーストを塗布し
た。ただし金属粉はＡｕ−Ｚｎ（４ｗｔ％）で、全面塗
布である。

樹脂を塗布後のウェハ１はオーブン中で乾燥。

硬化、アロイを行った。これらの条件は、雰囲気Ｎ２、
乾燥温度１２０’Ｃ，１０分、硬化温度３５０°Ｃ，３
０分、アロイ４００’Ｃ，３分である。硬化からアロイ
にかけては急加熱、急冷を行い樹脂の劣化を防止した。

硬化後の樹脂膜の厚さは１０μｍであった。

アロイ後のウェハ１をダイシングソーでフルカットしチ
ップに分離した。これを第２図に示す。

ここで、３はｎ側電極、４はＧａＡＣＡｓエピタキシャ
ル層、５はＧａＡｓ基板、６はｐ側電極である。チップ
サイズは３５０μｍ角である。このチップをステム上に
マウントし、ワイヤボンディング後、Ｉ−Ｖ特性を測定
した。結果を第３図に示す。蒸着法による電極と同等の
測定結果が得られ、順方向電流１．＝２０ｍＡにおける
順方向電圧■２は約１，８Ｖである。次に順方向電流−
発光輝度特性を測定した。結果を第４図に示す。５Ｑｍ
Ａまで通電可能であることがわかる。

また、ｎ側電極３にワイヤボンディングした金線を引っ
張り試験したところ、電極はがれは発生しなかった。

なお、上記実施例では、特に低コスト化の要求の高いＧ
ａＡｓ系のＬＥＤについて述べたが、本発明は半導体レ
ーザにも適用可能である。また、電界効果トランジスタ
や光集積回路にも適用可能である。さらには、その他の
化合物半導体単結晶、あるいはＳｉを用いた半導体素子
にも適用できる。

なお、本発明は引き出し電極を有する半導体素子に特に
有効である。

［発明の効果］ 本発明によれば、次の効果を特徴する 請求項１の半導体素子によれば、電極はがれの発生しな
い電極を持つ安定した半導体素子を得ることができる。

請求項２の半導体素子の製造方法によれば、フォトリン
グラフイエ程、蒸着工程等が不要となるため、電極形成
の工数を低減でき、しかも大型装置を使用せず、電極は
がれの発生しない安価で信頼性の高い半導体素子を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る樹脂ペーストを塗布後のウェハ表
面を示す平面図、第２図はダイシング後のＬＥＤチップ
を示す斜視図、第３図は本実施例で得られたＬＥＤの順
方向電圧−順方向電流特性の測定結果を示す特性図、第
４図は同じく順方向電流−発光輝度特性の測定結果を示
す特性図である。 １は半導体ウェハとしてのＬＥＤウェハ　２は貴金属粉
を含有した耐熱性樹脂ペースト、３，６は導電性樹脂電
極、７は半導体素子である。 第１図 第２図 １．５ ２．５ ３．５ 順電圧（Ｖ） 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐熱性樹脂と貴金属粉とからなる導電性樹脂電極
   を備えたことを特徴とする半導体素子。
2. （２）半導体ウェハ面に電極を備えた半導体素子の製造
   方法において、 上記半導体ウェハ面に貴金属粉を含有した耐熱性樹脂ペ
   ーストを塗布し、 これを加熱処理して上記電極を形成した ことを特徴とする半導体素子の製造方法。