JPS5885552A - 封入ケ−スの基体に半導体ペレツトを設けるためのマウント及びその製造方法 - 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】 （発明の分野） 本発明は封入ケースの基体に半導体ペレットを設けろた
めのマウント及びその製造方法に関し、例えば前記マウ
ントを封入ケースの基体の一部として形成することを可
能にするものである。更に、本発明は非常に高い周波数
にて動作する半導体及）１ ０・いわゆる逆接続（ｒｅｖｅｒｓｅ　ｃｏｎｎｅｃｔ
ｉｏｎ片法（電極が熱放出部と直接門に接続されろ接続
法）に適用さオｔろ。

（３） （背景技術） 本発明は超短波用トランジスタの実施例に基づいて説明
するが、誘導現象及び熱現象か重要であるその他のタイ
プの半導体部品にも適用することができる。

本発明によるマウントの主な目的は、半導体ベレフトと
外部アクセス電極間の金属製の接続テープまたは接続線
を除去し、これらの接続テープまたは接続線によって生
じろインダクションをな（すことである。例えば、極超
短波用電界効果型トランジスタの場合、ソースのチョー
ク現象あるいはインダクション現象は装置の出力と入力
の逆結合（ｃｏｕｎｔｅｒ　−Ｃ０ＬＩＩＩＩ　ｉｎｇ
　）を導くため非常にわずられしいもので゛ある。

このソースのチョーク現象を除去する方法のうちの１つ
は、半導体ペレットの金属被覆部と面する金属被覆部を
具備したセラ゛ミック・マウントの一面に半導体ペレッ
トを溶着している。しかし、この場合、中央の金属被覆
部、例えばソースの被覆部の電気的接続を行なうために
、金属化した孔（４） によって接続系がセラミック・マウントの他面を通過す
ることが必要になる。セラミック、アルミナ、酸化ベリ
リウム等の物質から成るプレートもしくはウェハに孔、
例えば約１００μｍの矩形の孔をあけることは困難であ
る。更に別の困難性は、半導体ペレットが１つのフラッ
トな面に取イ」けられるので同一モ面内に３つの電極（
ゲート、ソース、ドレイン）の金属コンタクトを設はな
くてはならな（・ことである。

（発明の課題〕 本発明による方法は上述の問題に対１−る解決法を提供
し、この解決法はセラミンク・マウントの代わりにシリ
コン、ＧａＡ　ｓ糸の化合物の如き単結晶物質から成ろ
マウン）・を用いている。前記単結晶物質は、非常に小
さな穴を形成するために、必要ならば異方的に化学エツ
チングされる。従って、本発明によれば、多結晶物質に
機械的に孔を形成する従来の困雛性を単結晶物質に化学
的に孔を形成することに置換えることができる。更に、
同一平面内にコンタクトを設けることの必要性も本光明
によって解決される。３ 更に詳細には、本発明は、逆浴着法によって封入ケース
の基体に半導体ペレットを設しするためのマウントであ
って、前記マウント上に設けられた少なくとも１つの第
１の金属被覆部と対向する少な（とも１つの第２の金属
被覆部によって前記半導体ペレットが前記マウントに固
着され、前記マウントが接続手段としての役割をする導
電性物質を充填した少なくとも１つの孔を具備し、前記
マウントが１つの絶縁物質によって構成され、前記絶縁
物質が乾式もしくは湿式の化学エツチングにより異方的
に孔の形成が可能な絶縁物質群から選ばれ成り、深さに
比べて断面か小さい前記孔が前記マウント物質の前記異
方的な化学エツチングによって形成可能であり、前記第
１の金属被覆部を支持している前記マウントの表面にて
前記孔の断面が制限され、ｍｆ記第１の金属被覆部が前
記制限された断面より広がって形成されていることを特
徴とするマウントに係るものである。

（発明の構成および作用） 第１図は従来技術に従って半導体を封入ケースに組込ん
だ様子を示す平面図である。

金属基体１」二に半導体ペレット２が設けられていて、
この半導体ペレット２は金属基体ＩＫｉｋ接に、あるい
は酸化ベリリウムのブロックを介してろう付けされてい
る。酸化ベリリウムのブロックは絶縁機能を有すると共
に膨張係数を適合させ、更に良好な熱放散性を有してい
る。半導体の柚々の領域に設けられているコンタクト用
金属被覆部が半導体ペレット２０自白面上に現われてい
る。

本発明は本質的に換起短波用半導体に関し、その実施例
はトランジスタに適用したものであり、前記コンタク］
・用金属被覆都は電界効果トランジスタの場合には、ソ
ースの被葎部３、ドレインの被覆部４、ケートの被覆部
５として表わされる。極超短波用トランジスタの場合、
ソースの金属被覆部はしばしば数個の部分に細分割され
、一方ゲートの金属被覆部はソース及びドレインの金属
被覆部に対して指状に設けられる。このケースの場合ソ
ースの金属被覆部３は３つの部分に細分割されている。

セラミック・フレーム６が半導体ペレット２のまわりに
設けられていて該ペレット２を保護すると共に刺入して
いる。第１図には本件において関心のある部分のみ示さ
れている。このセラミック・フレーム６は２つの金属被
覆部、更に詳細には、フレーム６に浴着されている２つ
の金属製クリップまたはクツグア及び８を支持している
。このクリップ７及び８は２つの外部アクセス電極、す
なわちケート及びドレインを構成し、第３査目の外部ア
クセス電極すなわちソースは金属基体１である。

従来技術によれば、ペレット２の表面に設けられている
金属被覆部は熱圧接した金またはアルミニウム線によっ
て外部アクセス電極に接続される。

そして、例えば第１図に示す如く、ソース電極は数個に
細分割されているので、細分割された各ソース電極は金
属線９によって互いに接続されると共に金属基体１にも
金属線９によって接続される。

ドレイン及びゲートの金属被覆部４及び５は、１本以上
のドレイン用金属線１０及Ｏ・ゲート用金属線１１を介
して、２つの外部電極を成す金属性ストリップ７及び８
にそれぞれ接続される。ペレット２の表面に熱圧接され
た金属線が存在することは、低周波領域においては単に
機械的信頼性が不十分であり、浴着が５まく行われず、
あるいは金属線が剥離するといった不都合のみであった
が、高周波領域もしくは超短波領域においては電極間に
おいてもチョーク現象が連続して発生するという不都合
か生じてくる。熱圧接金属線がソース上に設けられた場
合、装置の入力及び出力間、すなわちこの例ではソース
及びゲート間の逆結合（ｃａ［ｈ］ｔｅｒ−ｃｏｕｐｌ
　ｉｎｇ　）を導（ので非常に不都合となる。

この干渉性チョーク現象を減少させろ方法が提案されて
いる。例えば第１の方法は、金属性のソース接点に複数
の孔を形成しそれらを金属化する方法である。この場合
、ソースと金属基体１との接続は金属化した孔を介して
行なわれるが、極超短波用ｌ・ランジスタの大きさが極
端に小さく約：３ｔ）〜５０／ｚｍの径の穴をあけろこ
とが要求されるためこの方法は実現が困難である。

別の公知の方法は第２図に示されており、この方法はペ
レット２を絶縁支持体１２上に逆溶接法（ｒｅｖｅｒｓ
ｅ　ｗｅｌｄｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｄｉｖｅ　）によって
溶着することによって行われる。第２図は半導体ペレッ
トが基体に設けられている状態を示す断面図であり、同
図において第１図の参照符号と同じものが説明を簡単に
するために使用されている。金属基体１には半導体ペレ
ット２が設けられていて、ペレット２はいわゆる逆状態
に溶着されている。すなわち第１図において符号３，４
．５で表わされた金属被覆部はもはや装置の外側１には
出ておらす、その代わりにこれらの金属被覆部は絶縁マ
ウント］２によって支持されている別の金属被覆部に溶
着もしくは熱圧接されている。以下この溶着方法を「逆
溶着法」と称する。そして金属基体１、絶縁マウント１
２、金属被覆部及び金属被覆部３．４．５の間の溶着部
または熱圧接部、及び半導体ペレット２から積層構造が
形成されている。すなわち半導体の能動領域は絶縁マウ
ント１２側にある。例えばゲート及びドレインへのコン
タクトは、金属被覆部４及び５の１則方の突出部分にて
行なわれ、中央のノース電極：３へのコンタクトは絶縁
マウント１２に形成されかつ金、銀、銅の如き金属が充
填された孔１３によって行われる。

以下余白 （Ｊｌ） この種の取付けは申し分のない利点を有している。すな
わち接続線９が除去されているためソースのチョーク現
象を減少させて実質的に零にでき、基体１との良好に表
向接触している金属被覆部３及び金属部１３を介して優
れに熱放出が行なえる利点を有しており、更にマウント
１２が酸化ベリリウムから構成されている場合には金属
被覆部４及び５を介して優れた熱放出が行なわれる。し
かしながら、上述の公知の方法は深刻な不都合、すなわ
ち絶縁マウント１２が多結晶のセラミック物質、すなわ
ちアルミナまたは酸化べＩＪ　ＩＪウムから構成されて
いるという不都合を有している。ソース、ドレイン及び
ケートの金属被覆部に対する十分な溶着を保証するため
に、マウント１２．の表面は完全に平らであることか必
要であり、更に中央電極の接点に対応させて少なくとも
１つの孔１３をマウント１２内に形成することが必要と
なる。そして金属被覆部３が金属被覆部４及び５と同一
平面になるように金属被覆部３及び金属部１３を形成す
ることは困難である。極超短波用ｌ・ランジスタの電極
上の（１３） （１２） 金属被覆部の寸法が非常に小さいことに注意して、約６
Ｃ）０μｍの厚さの酸化べＩＪ　ＩＪウムもしくはアル
ミナ製のマウントに最小径約１００μｍの孔Ｉ３を形成
することが必要である。この困難な技術が、同一平面上
に存在しなければならない寸法が非常に小さい複数の金
属被覆部に半導体ペレットを逆溶着法で溶着しなければ
ならないという既存の困難性に加わる。

本発明の方法は第２図のような構成、すなわちペレット
を逆溶着法によって溶着した構成のものを使用している
が、この方法においては、酸化ベリリウムまたはアルミ
ナ製のマウント１２が、シリコン、ガリウムヒ素、また
はガリウムヒ素系化合物、更に一般的に述べると、高抵
抗率を有する単結晶物質であって非常に小さい孔を形成
するムニめに裏面を異方的に化学エツチングすることの
できる物質から成るマウントと置換えられる。第３図は
本発明の方法に従って半導体ベレットが設けられるマウ
ントの断面図である。金属被覆部１７　、１６及び１８
は予じめ形成されていて、化学的方法眞よ／ＬＩＳ つて形成されろ孔が金属被覆部１６に当接するようにな
っている。このことは、金属被覆部を同−半面に形成で
きること及び金属被覆部］６が電解充填都１つの電極と
して作用するという利点を有１−る。

マウント１４０寸法は半導体ペレノ）・の寸法ト同じか
もしくは若干大きく、このマウント１／１は単結晶物質
によって構成されていて、形状及び位置が金属被覆部３
，４及び５と対応する金属被覆ｉ１ｉ　１６゜］７及び
１８を支持している。更に、このマウント１４は電気的
及び熱的に良導体てル）る金属１０を充填した少なくと
も１つの孔１５を有している。例えば、孔１５は深さ約
６００　ｐｍ　、　１１５０−１．５０　μｍ　、長さ
数百７１７７＋に形成される。単結晶物質は高抵抗性シ
リコンまたは半絶縁性ガリウムヒ素でル）って良い。シ
リコンは、比較的廉価なことは別としても、特に関心が
持たれる。何故ならば、シリコンは０．２　ｃａｌ　／
　５ｅｃ−（Ｂの熱伝導率を持つ熱の良導体だからであ
る１、一方、アルミナは鋼の熱伝導率を１としたときに
０．０６３の熱伝導率を持つ。従って、シリコンはセラ
ミック物質と比べて、ケート及びドレイン接点におけ（
１５） る熱放出を改善することができる。

フッ化炭素ＣＦ４を用いる反応性プラズマあるいは適当
な化学的方法による結晶面の選択によって、かなり異方
的に単結晶シリコンをエツチングすることが可能である
。これに関しては「ＲＣＡ　Ｒｅｖｉｅｗ（１，９７０
年６月号）」中の文献”　’Ｊ’ｈｅ　ｅｔｃｈｉｎｇ
　ｏｆ　ｄｅｅｐｖｅｒｔｉｃａｌ　ｗａｌｌｅｄ　ｐ
ａｔｔｅｒｎ　ｉｎ　ｓ山ｃｏｎ”、エイ・アイ・スト
ラー（ｋ、丁、　ＳＴＯＬＬＥＲ）著を参照することが
できる。これらの方法によると、横方向のエツチングの
約２５倍の速さで垂直方向のエツチングが可能となる。

そして、これらの方法はエツチング面を制限することに
よってシリコン板に深く孔を形成することを可能にする
。

例えばシリコンを用いる場合、シリコンは高い抵抗率、
例えば４０００ρ／ｃｍ以上の抵抗率を有していなくて
はならない。ρをシリコンの抵抗率、εをシリコンの誘
電率、ωを脈動率、すなわち、７を例えば数０１１Ｚ〜
２０ＧＦＩｚ間の使用周波数とすると、ρεω〉１でル
）れば十分である。

シリコン製のマウントの表面に設けられた金属（１６） 被覆部、すなわち半導体ペレットの溶着に使用される金
属被覆Ｖｉ１口６，１７及び１８は明らかに、例えばチ
ェイン５ｉＰｔ　−’ｌＩ”ｉＰＩ　−Ａ−ｕによって
形成される局所的な金属被覆部である。これらの金属被
覆部はマウントを構成する物質の異方的エツチングの前
に付着される。

シリコン製のマウント１４の裏面、１−なわち金属被覆
部１ｆｉ　、　＋７及び１８を支持している面と対向１
−る而は、孔１５を形成するムニめにマスクされ写真食
刻される。このようにして、孔１５が中央の金属被覆部
（本実施例では参照符号１６）に対して垂直にエツチン
グ形成される。垂直方向のエツチングは横方向のエツチ
ングより約２５倍速く行なわれることを既に述べＴこが
、シリコン製マウントに孔を形成する方法、１−なわち
反応性プラズマま１こは化学エツチング方法によれば、
壁部が互いに平行である第３図において参照符号１５で
示される孔、まｙ＝は第４図如おいて参照符号２０で示
される円錐台形の孔を形成することができる。シリコン
・マウノトト１のエツチングは金属被覆部１６に対して
は停止し、（１７）　　　　　　　　　　　　　＾４゜
この金属被覆部１６にはシリコンと同様に孔が形成され
ろことはない。

シリコン・マウントを横切るように接続路を形成するム
ニめに、銀まムニは銅の如き導電性金属１９を孔１５ま
１こは２０に充填することが必要である。シリコン・’
？ウントが集合方法（ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅ　ｍｅｔｈ
ｏｄ　）に従ってウェハ」−に形成される点からすると
、被覆部１６の如き金属被覆部を形成することは容易で
あり、これらの被覆部は最初は全て互いに結合しており
、シリコン・ウェハの周面−Ｌに支持されろ金属リング
も結合される。このリングをポテンシャル源に接続する
ことにより、金属１９による孔１５または２０への電着
、充填が促進される。

孔１５に対応する金属被覆部がもともと他の金属被覆部
１７及び１８と同一平面となるように設けられている点
から′１−ると、孔１５の充填の後もそれらは同一平面
上に存在し、研摩を必要としない。

マウントの形成の際に生じるワッシャは切抜かれ、マウ
ントは、場合によっては、その裏面を金属化され、その
後金属基体１に溶着される。一方、（１８） 半導体ペレットは単結晶マウントの反対側の而（（溶着
もしくは熱圧接される。

覗在考えているような厚さの半導体ペレット物質は可視
光に対しては不透明であり、赤外線に対しては透明であ
る。従って、必要ならば、赤外線照明によって半導体ペ
レット２の金属被振部３，４及び５をマウントの金属被
欅？ａｌＳ　１６　、１７及び１８に対して印付けし、
正しい位置に溶着することかできろ。その他の公知の正
確な印付は方法を使用しても良い。

上述の如く、極超短波用ｌ・ランジスタ及びシリコンに
関連させて本発明を説明してきた。更に、この種のトラ
ンジスタにおいてはソースが一般にゲートとドレイン間
に設けられる事実からして、ソース電極が金属基体に接
続されている。しかしながら、これらの例は本発明を限
定するものではなく、本発明は電界効果型トランジスタ
以外の部品、例えばバイポーラ・トランジスタ、ダイオ
ード等にも適用できる。更に、本発明はシリコン以外の
物質から構成される絶縁マウントにも適用することがで
き、この場合前記物質は異方的にエツチングでき、金属
被覆部に当接ｂ１能なものである。

前記電極を接地点に接続するためて、ソースと基体を接
続する代わりにドレインもしくはゲートを基体に接続す
ることも関心が持たれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に従って封入ケース内に半導体ペレッ
トが設けられている様子を示す部分平面図、第２図は従
来技術によって改良され１こ方法に従って基体に半導体
ペレットが設けられている様子を示す断面図、第３図及
び第４図は本発明に従って基体に半導体ペレットが設け
られている様子を示す断面図である。 １・・・・・基体　　　　　　２・・・・・半導体ペレ
ット３．４．５・・・・金属被覆部　１４・・・−・マ
ウント１５・・・・・・孔　　　　　　ｉ６．１７．１
８・・・・・金属被覆部＋９・・・・・導電性物質

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）逆浴着法によって封入ケースの基体に半導体ペレ
   ットを設けるためのマウントであって、前記マウント上
   に設けられた少なくとも１つの第１の金属被覆部と対向
   する少なくとも１つの第２の金属被覆部によって前記半
   導体ペレットか前記マウントに固着され、前記マウント
   が接続手段としての役割をする導電性物質を充填した少
   なくとも１つの孔を具備し、前記マウントが１つの絶縁
   物質によって構成され、前記絶縁物情が乾式もしくは湿
   式の化学エツチングにより異方的に孔の形成が可能な絶
   縁物質群から選ばれ成り、深さに比べて断面が小さい前
   記孔が前記マウント物質の前記異方的な化学エツチング
   によって形成可能であり、前記第１の金属被覆部を支持
   している前記マウントの表面にて前記孔の断Ｆ１１が制
   限され、Ａｉ前記第１の金属被懐郷が前記制限された断
   面より広かつて形成されて℃・ろことを特徴とするマウ
   ント。
2. （２）　　前記マウント物質か１■族の物質及び］ＩＴ
   　−Ｖ族の化合物よりなる群から選ばれて成る単結晶半
   導体物質であって、ρを前記マウント物質の抵抗率、ε
   を前記マウント物質の誘電率、ωを脈動率としたときに
   ρεｏＪ＞］である符許潤求の範囲第１項に記載のマウ
   ント。
3. （３）前記孔が熱的及び電気門に良導体である金属によ
   って充填され、これによって前記マウントによって支持
   されている少なくとも１つの前記第ｌの金属被覆部と前
   記基体との間の熱的及び電気的コンタクトが確立される
   特許請求の範囲第１項に記載のマウント。
4. （４）前記半導体ペレットを浴着するための見金に同一
   平面上にある複数の前記第１の金属被覆部を具備し、前
   記化学的エツチングによる孔の形成前に前記マウント上
   に付着される前記第１の金属被覆部の５ちの少なくとも
   １つか前記孔に幻して垂１■になるように設けられ、該
   孔に対（〜て設けられる前記金属被覆層が前記化学的エ
   ツチングに対する抵抗性を持つと共に熱的及び電気的に
   良導体である金属による前記孔の電着充填のための電極
   としての役割をする特許請求の範囲第１項に記載のマウ
   ント。
5. （５）逆溶着法によって封入ケースの基体に半導体ペレ
   ットを設けろためのマウントを製造する方法であって、 異方的な化学的エツチングに対してセンシティブである
   と共にρεω〉１（但しρは物質の抵抗率、εは物質の
   誘電率、ωは脈動率）となる抵抗率を持つ物質から成り
   かつ完全にフラットな面を有するウェハの第１の表面上
   に、前記半導体ベレフトと面する第１の複数の金属被覆
   部を付着、食刻する工程と、 前記ウェハの前記第１の表面によって支持されている前
   記第１の複数の金属被覆部のうちの少なくとも１つと垂
   直になるように化学的方法によって孔を形成するために
   、Ａｉｌ記ウェハの第２の表面上にマスクを付着、食刻
   する工程と、 湿式または乾式の異方的な化学的エツチングによって前
   記ウェハの全厚さに巨って少なくとも１つの孔を食刻し
   、Ａｉｆ記孔を前記ウェー・の前記第１の表面に予め付
   着されている前記金属被覆部と当接させろ工程と、 前記金属被覆部に前記孔の電着充填のための電を 極としての役呵）せて、熱的及び電気的に良導体である
   金属によって前記金属被覆部の下に形成される前記孔を
   電着充填する工程、 とから成るマウントの製造方法。