JPH0365438B2 - - Google Patents

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JPH0365438B2
JPH0365438B2 JP56164361A JP16436181A JPH0365438B2 JP H0365438 B2 JPH0365438 B2 JP H0365438B2 JP 56164361 A JP56164361 A JP 56164361A JP 16436181 A JP16436181 A JP 16436181A JP H0365438 B2 JPH0365438 B2 JP H0365438B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は貴金属で被覆したモリブデンからなる
半導体素子用の接点材料およびその製法に関す
る。
このような被覆材料は半導体工業で多数接点材
料として使用される。それは半導体として使用さ
れるシリコンの膨張係数と接点材料として使用さ
れるモリブデンの熱膨張係数が互いに類似し、そ
れゆえ動作温度が変化する場合にもほとんどまた
はまつたく熱応力が発生しないからである。通常
厚さ約0.5〜数mmのデイスクの形で使用されるモ
リブデンは貴金属で被覆され、それによつてまず
好ましい電気的接触抵抗が達成される。第２に貴
金属はモリブデン接点を表面酸化および侵食性薬
品の腐食に対し保護する。この薬品は後の方法過
程であるエツチング処理の間に半導体の形状およ
び特性を形成するように半導体へ作用するけれ
ど、モリブデン接点をこのエツチング処理の間に
侵食してはならない。
貴金属の価格が高いので、層をできるだけ薄く
することが必要である。しかし一定の最小厚さよ
り薄くすることは十分なエツチング安定性がもは
や保証されないので許されない。たとえば金を被
覆材料として使用する場合、十分なエツチング安
定性は層厚が少なくとも1.5〜3μｍある場合にし
か得られない。1.5μｍより薄い層厚の場合孔が発
生し、それによつてエツチングの際ベース材料で
あるモリブデンの腐食が避けられない。それゆえ
現在まで実際にはもつと厚い金層にせざるを得な
かつた。さらに被覆材料の層厚を薄くすることに
よつて、ベース材料をさらに均一に前処理しなけ
ればならないので、ベース材料の費用が高くな
る。
さらにこのような薄い層の機械的不安定性が大
きいことは不利である。たとえば金で被覆したモ
リブデン板から有利に一般に常用されるデイスク
を打抜く場合、この機械的不安定性のため、約
5μｍの貴金属層厚が必要となる。小さいデイス
ク直径たとえば約６mmの直径の場合、貴金属厚は
10μｍなければならない。
たとえば金のような貴金属を他の安い金属に置
替える研究は公知である。しかしほぼすべての卑
金属はエツチング安定性が低過ぎ、この理由から
すでに不適当である。
蒸着または電気メツキしたクロムは良好な付着
力および良好なエツチング安定性を有するので、
場合により適当と考えられる。
しかしクロム被覆は一般的に使用できないよう
な低いとくに変動する接触抵抗を有するのが欠点
である。このクロムの変動する接触抵抗は表面の
酸化過程が偶発的に不規則に発生し、意図的に制
御できないことによるものと考えられる。モリブ
デンデイスクを使用する半導体素子の製造過程
で、片面をクロムで被覆したモリブデンデイスク
の表面へシリコンを拡散によつて合金させる工程
から密に閉鎖されたケーシングへ組込むまでの多
数の作業工程の間に100℃を超える温度が発生し、
それによつて前記酸化促進されることは明らかで
ある。
低い変動する接触抵抗はとくにクロムの電気メ
ツキの際に観察されるけれど、蒸着クロムの場合
も避けられない。さらに蒸着被覆の場合、複雑で
著しく高価な方法を使用しなければならない。貴
金属に比して価格の安いクロムの利点は不経済な
被覆法によつてより減殺される。前記理由から被
覆材料としてのクロムも実際には使用されず、常
用の厚い貴金属被覆の代用とすることはできなか
つた。
本発明の目的はモリブデンを被覆する際の貴金
属の高い所要量を減少し、その際良好な接触抵
抗、良好な付着力および貴金属の他の公知利点を
保持し、しかし他の材料および方法の前記欠点た
とえばエツチング安定性の不足、ベース材料前処
理の際の高い費用、機械的不安定性、変動する接
触抵抗または不経済性を避けることである。
この目的は本発明により、モリブデン層、その
上に配置されたクロム層およびクロム層上に配置
された貴金属を有する、半導体素子用の接点材料
において、貴金属が0.2〜1μｍの厚さを有し、防
蝕層としてのクロム層が0.5〜10μｍの厚さを有す
るようにしたことによつて達成される。
本発明によつて貴金属の所要量をほぼ２けた低
い値に減少することができ、それによつて全方法
に占める貴金属の費用はもはやほとんど重要性が
なくなる。同時にしかしこの被覆材料は貴金属分
が低いにもかかわらず硝酸、フツ酸、酢酸および
場合によりリン酸からなる公知エツチング混合物
に対して優れたエツチング安定性を有し、かつ以
外に良好で均一な接触抵抗を示す。クロム−金被
覆材料の純貴金属被覆たとえば金被覆に比するも
う１つの利点はその良好な耐摩耗性である。被覆
層製造の際同時に電気メツキ法の公知利点が利用
され、高価な蒸着法を避けることができるので、
本発明による被覆層の使用は著しく経済的であ
り、金、銀、白金、パラジウム、ロジウムおよび
ルテニウムのような貴金属に適当である。
本発明による被覆材料の優れた性質は貴金属が
クロム表面へ拡散し、それによつて不所望の酸化
過程に対し安定化されることに基くものと考えら
れる。電子仕事函数の減少によつて接触抵抗も低
下される。
本発明による、モリブデン層、その上に配置さ
れたクロム層およびクロム層上に配置された貴金
属層を有する、半導体素子用の接点材料の製法は
本発明のもう１つの目的であり、この方法は下記
の部分的に公知の工程の順序を特徴とする： (a) モリブデンを有機溶剤中で前脱脂し、 (b) 水洗し、 (c) 濃流酸１容量部、濃硝酸１容量部および濃リ
ン酸３容量部からなる溶液中で室温で15秒間腐
食することによりモリブデンを清浄化し、 (d) 水洗し、 (e) 工程(c)の清浄化腐食を繰返し、 (f) 水洗し、 アルカリ脱脂浴中で、電流密度20A／ｄm2、
室温で30秒間処理し、 (h) 水洗し、 (i) モリブデン表面を濃塩酸中、室温で約15秒間
活性化し、 (j) モリブデンを、Cr2O3400ｇ／および
H2SO44ｇ／からなる浴中で15A／ｄm2電流
密度で、50±５℃の温度で８分間クロムメツキ
し、 (k) 水洗し、 (l) クロム層を、１〜15％の硫酸中で、２〜
40A／ｄm2の電流密度および室温で２〜60秒間
陰極活性し、 (m) 水洗し、 (n) 貴金属を電気メツキし、 (o) 水洗し、 (p) 被覆した層を、水素保護ガス下に、500〜
1100℃の温度で10分間熱処理する ことである。
工程(c)を濃硫酸１容量部、濃硫酸１容量部およ
び濃リン酸３容量部からなる溶液中で室温で15秒
間実施し、工程(g)を20A／ｄm2の電流密度および
室温で30秒間処理するのが有利なことが明らかに
なつた。同様工程(i)ではモリブデン表面を室温の
濃塩酸中で15秒間活性化するのが適当である。工
程(j)ではモリブデンをCrO3400ｇ／および
H2SO44ｇ／からなる浴中で15A／ｄm2の電流
密度および50±５℃の温度で８分間クロムメツキ
し、工程(l)ではクロム層をとくに８％硫酸中でと
くに20A／ｄm2の電流密度および室温でとくに20
秒間陰極活性化するのが有利である。工程（ｎ）
ではクロム層を、弱酸性ないし中性の常用金メツ
キ浴中で約3A／ｄm2の電流密度
（Deckstromdichte）および50±５℃の温度で10
秒間金メツキし、シアン化物前銀メツキ浴中で約
2A／ｄm2の電流密度および20±３℃の温度で20
秒間銀メツキし、約3A／ｄm2の電流密度および
50±５℃の温度で15秒間白金メツキし、中性浴中
で約3A／ｄm2の電流密度および45±５℃の温度
で15秒間パラジウムメツキし、酸性浴中で約
3A／ｄm2の電流密度および50±５℃の温度で25
秒間ロジウムメツキし、または酸性浴中で約
3A／ｄm2の電流密度および70±５℃の温度で20
秒間ルテニウムメツキするのが有利である。工程
（ｐ）ではメツキした被覆を500〜1100℃の温度
で、とくに金、白金、パラジウム、ロジウムおよ
びルテニウムの場合約750℃の温度、とくに銀の
場合約950℃の温度で10分間熱処理するのが有利
である。
次に、モリブデンデイスクからなる接点材料の
製造に関する実施例を掲げる。
実施例 高電力サイリスタの製造には、寸法120mm×400
mmで厚さ1.5mmのモリブデンデイスクを、特許請
求の範囲第３項の工程(a)〜(i)によつて湿式化学的
に処理する。
活性化されたモリブデンデイスクをクロムめつ
き浴中へ浸漬する。この場合、陽極を片側に取付
け、テフロンからなるカバーが電流のまわり込み
を十分に回避する。こうして金めつきも実施す
る。
モリブデンデイスクは、片側をめつきにより被
覆した後、窒素下に約400℃に加熱し、引き続き
加熱された工具中で38.4mmの大きさの円板を打抜
く。次いで、被覆されてない面をラツプ仕上げ
し、円板を直径38.0mmに旋削する。
これら２つの機械加工所望の寸法形状および表
面の質をもたらす。根本的に浄化した後、モリブ
デン円板を750℃で10分間水素下に熱処理する。
この熱処理の際に、薄い金属がクロム中へ拡散
する。同時に、被覆されていないブランクのモリ
ブデン面が還元され、次の合金化の際に漏れを改
良する。被覆は極めて有利であることが立証され
ている非常に大きい硬度を有する。使用中に半導
体はしばしば交番に電流負荷が加えられ、これが
定常な温度変化を生じる。
温度変化が、異なる膨張係数を有する接点層間
の摩擦仕事を惹起し、これが機械的材料の切除を
生じ、最後に層の焼付および半導体の破壊を生じ
る。本発明による表面保護層は材料切除に対し抵
抗力がありかつ焼付は完全に回避される。
第１図は、同様にして種々に被覆されたモリブ
デンデイスクと銅表面との間の接触抵抗（ｍΩ）
の時間的変化を示す曲線図であつて、図中は金の
み（6μｍ）、ｂは本発明によるCr／Au層、ｃは
クロムのみ（2μｍ）で被覆した場合の曲線を表
わす。これから、本発明による被覆が純金被覆と
ほとんど同程度に良好であることが明瞭に認めら
れる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、種々に被覆されたモリブデンデイス
クと銅表面との間の接触抵抗（ｍΩ）の時間的変
化を示す曲線図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ モリブデン層、その上に配置されたクロム層
    およびクロム層上に配置された貴金属層を有す
    る、半導体素子用の接点材料において、貴金属層
    が0.2〜1μｍの厚さを有し、防蝕層としてのクロ
    ム層が0.5〜10μｍの厚さを有することを特徴とす
    る半導体素子用の接点材料。 ２ 貴金属として金、銀、白金、パラジウム、ロ
    ジウムまたはルテニウムが使用される、特許請求
    の範囲第１項記載の接点材料。 ３ モリブデン層、その上に配置された防蝕層と
    しての厚さ0.5〜10μｍのクロム層およびその上に
    厚さ0.2〜1μｍの厚さを有する貴金属層を有する、
    半導体素子用の接点材料の製法において、 (a) モリブデンを有機溶剤中で前脱脂し、 (b) 水洗し、 (c) 濃硫酸１容量部、濃硝酸１容量部および濃リ
    ン酸３容量部からなる溶液中で室温で15秒間腐
    食することによりモリブデンを清浄化腐食し、 (d) 水洗し、 (e) 工程(c)の清浄化腐食を繰返し、 (f) 水洗し、 (g) アルカリ性脱脂浴中で、電流密度20A／ｄ
    m2、室温で30秒間処理し、 (h) 水洗し、 (i) モリブデン表面を濃塩酸中、室温で約15秒間
    活性化し、 (j) モリブデンを、CrO3400ｇ／および
    H2SO44ｇ／からなる浴中で15A／ｄm2の電
    流密度で、50±５℃の温度で８分間クロムメツ
    キし、 (k) 水洗し、 (l) クロム層を１〜15％の硫酸中で、２〜40A／
    ｄm2の電流密度および室温で２〜60秒間陰極活
    性化し、 (m) 水洗し、 (n) 貴金属を電気メツキし、 (o) 水洗し、 (p) 被覆した層を、水素保護ガス下に、500〜
    1100℃の温度で10分間熱処理することを特徴と
    する貴金属で被覆したモリブデンからなる半導
    体素子用の接点材料の製法。 ４ 工程（ｎ）としてクロム層を弱酸性ないし中
    性の常用メツキ浴中で3A／ｄm2の電流密度およ
    び50±５℃の温度で10秒間金メツキする特許請求
    の範囲第３項記載の製法。 ５ 工程（ｎ）としてクロム層をシアン化物前銀
    メツキ浴中で2A／ｄm2の電流密度および20±３
    ℃の温度で20秒間メツキする特許請求の範囲第３
    項記載の製法。 ６ 工程（ｎ）としてクロム層を酸性浴中で
    3A／ｄm2流密度および50±５℃の温度で15秒間
    白金メツキする特許請求の範囲第３項記載の製
    法。 ７ 工程（ｎ）として中性浴中で3A／ｄm2の電
    流密度および45±５℃の温度で15秒間パラジウム
    メツキする特許請求の範囲第３項記載の製法。 ８ 工程（ｎ）としてクロム層を酸性浴中で
    3A／ｄm2の電流密度および50±５℃の温度で25
    秒間ロジウムメツキする特許請求の範囲第３項記
    載の製法。 ９ 工程（ｎ）としてクロム層を酸性浴中で
    3A／ｄm2の電流密度および70±５℃の温度で20
    秒間ルテニウムメツキする特許請求の範囲第３項
    記載の製法。
JP56164361A 1980-10-21 1981-10-16 Molybdenum coated with noble metal and production thereof Granted JPS5794594A (en)

Applications Claiming Priority (1)

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DE19803039658 DE3039658A1 (de) 1980-10-21 1980-10-21 Mit edelmetall beschichtetes molybdaen und verfahren zu seiner herstellung

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Publication Number Publication Date
JPS5794594A JPS5794594A (en) 1982-06-12
JPH0365438B2 true JPH0365438B2 (ja) 1991-10-11

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ID=6114850

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56164361A Granted JPS5794594A (en) 1980-10-21 1981-10-16 Molybdenum coated with noble metal and production thereof

Country Status (4)

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US (1) US4464441A (ja)
EP (1) EP0050343B1 (ja)
JP (1) JPS5794594A (ja)
DE (1) DE3039658A1 (ja)

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