JPS5849023B2 - 半導体装置の製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製法に係り、金属蒸着膜から成る
電極をエッチング液から保護する方法に関する。

一般に、半導体装置を組立てるにはＰＮ接合を有する半
導体基体の少なくとも１つの主表面にオーミツクコンタ
クト用、およびロウ材接着用の電極を真空蒸着法等で形
成し、この電極上にさらに軟質のロウ材を介して支持電
極を兼ねる放熱板等を接着し、半導体素子を得る。

その後、半導体素子を所定のエッチング液に浸漬して化
学処理（アフタエツチ）を行ない、半導体基体周辺部の
破損や欠陥を除去し、素子の特性の回復をはかる手法が
とられている。

第１図はこのような工程を経て作られたダイオードの一
例で、ＰＮ接合を有する半導体基体１４、基体１４の一
対の主表面に形成されたオーミツクコンタクト用の電極
膜１ ３ ，１５、電極膜１５の中央部および電極膜１
３の全面に形成された電極リード用ロウ材１６、放熱板
用ロウ材１２、放熱板１１、電極リード１７から成る。

コンタクト用電極膜１３，１５としては、特にコンタク
ト抵抗の小さいＣｒまたはＡｅ膜を半導体基体１４に隣
接して形成し、さらにロウ材と密着性の良いＡｕｔＡｇ
ｔＮｉ等を積層させた構造が望ましい。

しかし、上記構造の半導体基体は、アフタエッチの際ニ
、エッチング液とコンタクト用電極膜トが化学反応を起
こし（活性を有し）、半導体基体とコンタクト用電極間
で剥離現象が生ずる。

特に上記したオーミツクコンタクト用として良好なＣ
ｒ ｔ Ａｅはエッチング液と反応しやすい。

この現象により半導体素子の特性劣化、特に電極部で部
分的に電流不通を生じたり、剥離した電極材料がＰＮ接
合露出部に付着することにより耐電圧が劣化したりする
難点が避けられなかった。

このコンタタト用電極膜剥離現象は、次のメカニズムで
進行する。

真空蒸着法により形成されたコンタクト電極膜には肉眼
では判別できない小さなピンホールがあり、このビンホ
ールよりエッチング液が浸透し、Ｓｉ一第一層金属部分
で反応する。

電極膜金属をＣｒ、エッチング液をＮａＯＨ：水溶液と
すれば、Ｃ ｒ −ＮａＯＨ 間ではＣｒ０３＋２Ｎａ
ＯＨ−＋２Ｎａ＋Ｃｒ０４” ＋Ｈ２０の反応式に示さ
れる様な反応が起る。

このとき、Ｃ ｒ ０ ３は、蒸着時の稀少残留酸素と
Ｃｒが反応したり、蒸着後の熱処理（シンターリング）
時Ｓｉの表面に残留するＳｉＯ２より還元作用により生
ずるものと考えられる。

特にＳｉの表面不純物濃度が大きいほど酸化しやすく蒸
着前のＳｉ表面にＳ ｉ０２が残留しやすい。

コンタクト電極膜剥離頻寒もＳｉの表面不純物濃度が大
きいほど太きい。

また、Ｃｒと同様に、Ａｅもエッチング液と反応し易い
。

本発明の目的は、上記した欠点を除去し、アフタエッチ
によるコンタクト用電極膜の剥離を皆無にし、且つ熱的
、電気的特性にも優れた半導体装置の製法を提供するこ
とにある。

この目的を達成するために本発明の特徴とするところは
、蒸着法にて形成したオーミツクコンタクト用電極膜全
面に半田膜゛を緻密に被覆し、その後アフタエツテを行
うことによりアフタエツチ時のエッチ液とコンタクト電
極膜との反応を防止することにある。

また、その結果としてオーミツクコンタクト用電極膜と
電極リードとの接着も完全となるようにすることにある
。

以下、この発明の一実施例であるダイオードの製法を第
２図を参照しつつ説明する。

まず、Ｎ型Ｓｉ基板にＰ型を与える不純物を拡散してＰ
Ｎ接合が形成された半導体基体１４の一対の主表面にオ
ーミツクコンタクト用電極として、Ｓｉとのオーミツク
コンタクトの特に良好なＣｒを第１層目、ロウ材と接着
性の良い金属であるＮｉを２層目、Ａｇを３層目に積層
した多層構造の竃極膜１３，１５を真空蒸着法により主
表面全体に形戒する。

次に、この蒸着電極膜１３，１５上全面に軟質ロウ材、
例えば融点３００℃程度のｐｂ系半田をデイツプ法等に
より被覆形成させる。

このデイップ法とは融点より約５０℃〜８０℃高く加熱
された半田溶液中に半導体素子を浸漬し、薄く且つ均一
な半田層２ ２’， ２ ６’を形成する方法である。

この半田層の厚みは、溶融半田の温度、フラツクスの種
類等の調整により所定厚みに対し１０％程度のバラツキ
範囲におさえることが可能である。

デイツプ法によれば、ピンホールのない緻密な半田膜が
得られる。

次に公知の機械的、化学的手法により半導体基体および
電極膜を整形して第２図に示すような所定の形状に形成
される。

次に主表面全面に被覆した半田２２’，２６’と同じ材
質の半田１２．１６を介して、半導体基体２４０両主表
面に電極リード１７および放熱板１１をＨ２中で加熱す
ることにより接続する。

電極りード１７の接着面積は、主表面面積に比較し、小
さい。

この時、半田層２２’，２６’と接着用半田１２，１６
は組成がほぼ同一の半田なので、溶融時の親和性が良く
、接着性は非常に良好となり、不完全接着部がなく、熱
疲労が少なくなり、サージ耐量は大幅に向上する。

次にこれらの工程を経た半導体素子は，工程中の・・ン
ドリンクその他で生ずるＰＮ接合端部の部分的破損や欠
陥を取り除く為に、アフタエツチを実施スる。

このエッチングは、接着の終った金属部品（Ｃｕ製電極
リード１７および放熱板１１）ヘ悪影響を与えてはなら
ないので、影響の少ないアルカリ溶液，主にＮａＯＨ，
ＫＯ Ｈ等の溶液が用いられる。

これらのエッチング液は、上述したように、オーミツク
コンタクト電極に対して活性である。

本実施例では５乃至１５多程度のＮａＯＨ：水溶液で２
分乃至５分間煮沸エッチングを実施した。

本実施例では半田層２ ２’ ， ２ ６’を例えば１
０μ扉の厚さにすることによりエッチング液の浸透は皆
無であった。

その後アフタエッチの終った半導体基体のＰＮ接合露出
面を密着性の良好なＳｉゴムで被覆してダイオードが完
成する。

本実施例によれば，従来全体量の４０乃至７５係ものコ
ンタクト電極剥離が発生していたものが皆無となった。

特に低損失を目的にしているダイオードに於いてはコン
タクト抵抗を下げねばならぬ為ダイオード表面濃度を極
力上げているので、本発明の効果は一層顕著であった。

又、半田の接着性向上により不完全接着部が従来は面積
比で、主表面全面の１５乃至３０係あつたのが、５ｑｌ
）以下となり、電流拡がりも良く、熱疲労耐量で従来の
約２．３倍の向上が得られた。

また、サーシ耐量に於いても従来の５０％向上が確認さ
れている。

以上述べたように、本発明は半導体素子のアフタエッチ
ング液と、半導体基体の電極との反応を防止し、熱約電
気的に優れた半導体装置を高歩留で得るのに効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のダイオードの一例を示す断面図、第２図
は本発明の一実施例製法により作製されたダイオードを
示す断面図である。 １１・・・放熱板、１２，１６・・・ロウ材、１３，１
５・・・電極膜、１４・・・半導体基体、１７・・・電
極リード、２２’，２６’・・・半田層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一対の主表面と、少なくとも１つのＰＮ接合とを有
   する半導体基体の一対の主表面上の全面にそれそれ一対
   のオーミツクコンタクト用電極膜を蒸着法により形成す
   る工程と、上記一対のオーミッタコンタクト用電極膜の
   少なくとも一方の全面に半田膜を緻密に形成する工程と
   他方のオーミツクコンタクト用電極膜に支持電極を接着
   し、上記半田膜の一部分のみに上記半田膜の主表面の一
   部を残して電極リードを接着する工程と、上記半導体基
   体を上記オーミツクコンタクト用電極膜に対して活性を
   有するアルカリ性水溶液のエツテング液にてエツテング
   する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製
   法。