JPS606091B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JPS606091B2
JPS606091B2 JP58210997A JP21099783A JPS606091B2 JP S606091 B2 JPS606091 B2 JP S606091B2 JP 58210997 A JP58210997 A JP 58210997A JP 21099783 A JP21099783 A JP 21099783A JP S606091 B2 JPS606091 B2 JP S606091B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
substrate
axis
heat
beryllium oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP58210997A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS59188152A (ja
Inventor
清 森本
俊宜 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Futaba Corp
Original Assignee
Futaba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Futaba Corp filed Critical Futaba Corp
Priority to JP58210997A priority Critical patent/JPS606091B2/ja
Publication of JPS59188152A publication Critical patent/JPS59188152A/ja
Publication of JPS606091B2 publication Critical patent/JPS606091B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/10Arrangements for heating

Landscapes

  • Die Bonding (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は各種基板上に取り付けられた半導体素子の放熱
構造に関するものである。
従来の上記半導体素子の放熱構造としては、一般に、マ
ィラシート、絶縁ワッシャ等の電気的絶縁体を介して半
導体素子にヒートシンクを重合団設させた構造となって
いるが、空間的制約等によりヒートシンクの半導体素子
への重合固設が出来ない場合がある。
本発明は、以上のような点に鑑み「空間的制約により半
導体素子にヒートシンクを重合固設させることが出来な
い場合でも、有効な放熱作用を有する半導体装置を提供
することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、本発明の半導体装置は、
電気的絶縁体であって、しかも熱伝導率の高い酸化ベリ
リウム膜を利用し「任意の基板上に上記酸化ベリリウム
膜を被着し、この酸化ベリリウム膜上に半導体素子とヒ
ートシンクを並設させることにより、場所的制約に拘ら
ず、半導体素子から発する熱を酸化ベリリウム膜を介し
て側方のヒートシンク側に伝達発散させるようにしたも
のである。
さらに望ましくは、上記酸化ベリリウム膜は、上記基板
の被着面に対してc軸配向性をもって被着形成された構
成とする。
このような構成とすることにより、さらに後述する通り
、上記酸化ベリリウム膜は、c軸方向への熱伝特性に良
好であるところから、半導体素子から発する熱によって
加熱された基板の熱は、上記酸化ベリリウム膜のc軸に
沿ってヒートシンク側に放熱され、半導体素子並びに基
板の熱が有効に放熱される。
以下に、本発明を図の一実施例によって説明する。
第1図は本発明に係る半導体装置の斜視図である。
図において101は、半導体装置の基板であり、ガラス
、鉄、表面にAそ被膜を有する合成樹脂等、熱的特性を
答わず任意の材質を用いることが出釆、各種電子機器の
シャーシの一部を基板101とすることも出来る。
この基板101の表面に、氏○膜102が、基板101
の表面に対してc軸配向性をもって被着形成され、この
氏○膜102の上面の一部に、結晶成長による半導体チ
ップ103が形成されると共に、このチップ103に隣
接してAそ等熱良伝導性金属よりなるヒートシンク10
4が並設されている。
このように同一基板上に半導体チップ竃03とヒートシ
ンク104とを並設させた構成とすれば、基板101と
して熱伝導性の低い材質を用いても十分な放熱効果が得
られるため〜基板SQ翼を安価な材料で構成することが
できる。
ここで氏○の結晶は、六方晶形の結晶形をとり、この六
方晶の長軸「すなわちc軸が同じ方向を向いて成長して
いる状態をc軸配向という。
この場合、六方晶のa軸についても同方向に配向すれば
、単結晶となるが「本発明の場合、基板は必ずしも単結
晶成長の条件を具えても、ないので「それは期待できな
い。また、熱伝導性の見地からも「 c軸方向が問題と
なる。したがって「上記の実施例では〜舷○膜のa軸方
向については特に問題とせずもc軸方向に配向させた氏
○結晶膜を用いた。
また、氏○膜を形成すべき基板側が多結晶やアモルファ
スであっても「後述するような特定の条件下で被着する
場合にはら段○膜は勺 c軸配向する性質をもっており
、結晶は、c軸が被着面に対してほぼ垂直方向に配向し
て成長する。
次に、c軸方向に配向されたBeO膜の蒸着形成方法の
例を、第2図を参照して説明する。第2図に示される蒸
着装層は、全体として真空容器内に封入されている。
しかして、0.5側〜2.仇肌程度の1個又は複数個の
ノズル22を有する密閉形のるつぼ21内に、フレーク
状あるし、はべレット状とした金属田eを充填して加熱
装置24により加熱する。
他方、酸素供給用パイプ35を介して、そのノズル36
から真空容器内に酸素36aを供給し、真空容器内の圧
力を10‐6Tom〜10‐3Ton程度に保つ。
ここで、上記るつぼ21内の金属茂の蒸気23aは「る
つぼ21の内外の圧力差により、ノズル22によりるつ
ぼ21外へ蒸気流23bとなって噴出するが、該噴出時
の断熱膨張に基づく適冷却現象により、蒸気状の茂原子
や分子がファンデルワース力で緩く結合してクラス夕と
なる。
この氏の蒸気流23bは、イオン化室26に入り、加熱
されたフィラメント28から放出された電子が「 この
フィラメント28と網状の陽極27との間に印加された
100〜1000V程度の電圧により加速されて、上記
蒸気流23bに射突し、その一部をイオン化する。この
一部がイオン化された故の蒸気流23bは、その通路に
ある酸素と混合し、加速電極37により加速されて「ホ
ルダ31審こ保持される被看基板1方向に進み「 シャ
ツ夕33が開放されているとマスク亀Qの開□を通して
被着基板1の表面に射突しトここに「 c軸配向性を持
つ茂○膜4軍が形成される。尚も第2図において、25
は熱遮へい板〜 29は遮へい板である。しかして「上
記金属伍eの蒸気流23bは、密閉形るつぼ2富のノズ
ル22から噴出されて、噴出時に得たエネルギーをもっ
て被着基板官‘こ射突する。
この際、蒸気流中に含されるイオンの効果により、核形
成「核成長が促進され、c軸配向した&○結晶膜が得ら
れることになる。
この段○結晶膜のc軸配向性は〜イオンの存在が大きく
影響するものであり「通常の真空蒸着法やCVD(Ch
em量caIVaporDeposition)法、あ
るいはスパッタljング法等により形成したBe○膜で
は、c軸方向の配向性は生じない。
また〜前述したクラス夕の生成条件は、るつぼ21の加
熱温度と周囲真空容器内の圧力によって定まる。
すなわち、るつぼ21内の金属妃eの蒸気の圧力をP「
真空容器内の圧力をPoとした場合、P/PoZIぴ好
ましくはPノPo≧1ぴとなるように設定する。
例えば、金属Beの溶融点が1280ご0であるので、
加熱温度1300℃で蒸気圧Pは約5xlo‐Zror
r、138000で1×10‐ITonとなる。
したがって、真空容器内の圧力が10‐6Ton〜10
‐5Torr程度であれば、前記加熱温度は1300o
o〜1400oo程度に設定すればよい。また、被着基
板1に射突する金属控の蒸気流23bは、イオン化室2
6を通過することによって、その一部がイオン化されて
いるので、前述したようにこのイオンのもつ電界によっ
て結晶成長のための核形成が促進され、さらにこの形成
された核を中心にして原子が集まり島状領域を形成する
、いわゆるコアレツセンスに有効に作用する。
これらの理由により、上述した方法によって、茂○膜を
c軸配向性を持つて蒸着形成させることが出来る。この
控○膜の結晶性のよさは、第3図a,b及び第4図に示
す測定結果により明らかである。第3図aは、上記控○
膜の結晶性を評価するために、上記第2図によって説明
した方法によりガラス基板上に茂○膜を被着し、得られ
たBe○膜の走査形電子顕微鏡写真像を示す。基板とし
てサファイアの単結晶基板を用い、このサファイア単結
晶基板のC面「すなわち(0001)面に茂○腰を結晶
成長させた場合の反射電子線回折像(RHEEDパター
ン)を第2図bに示す。この第3図bによれば技○膜は
、表面抵抗がきわめて高いためにt照射した電子ビーム
による帯電があり、これがRHEEDパターン解像度を
下げているが、明らかに基板のc軸にそって結晶成長し
ていることがわかる。
第4図は、Si単績晶基板上に「第2図によって説明し
た方法により彼着した氏○被膜のX線回折パターンを示
している。この第3図及び第亀図から明らかなように「
上述した工程を経て得られる段○膜は、六方晶系結晶に
特有の柱状組織がみられ「 c軸方向に優先配向してい
ることが明らかである。ところで「 この技○膜は熱伝
導特性がすぐれているが「 c軸配同した膜は、その熱
伝導特性に異方性をもつ。
本発明者が上記氏○膜におけるc軸方向と平行方向の熱
伝導率K″phと、c軸方向と垂直方向(a軸方向)の
熱伝導率Kphとを測定した結果「室温でそれぞれK″
ph〜2.6W/節・deg,Kph〜0.6W/弧・
degであり、c軸に沿っての熱伝導率がc軸に対して
垂直方向の熱伝導率に比べて約4.針音大きいことがわ
かった。
したがって「半導体チップの放熱方向に沿って氏0膜が
c軸配向するように被着すれば、放熱効果を大幅に向上
できる。また、熱伝導率の温度特性力ミK″ph,Kp
hとも温度T‐2に従うことから、Be○結晶膜はフオ
ノン散乱の中心となる格子欠陥が極めて少ないことがわ
かつた。上記の実施例に係る半導体装置の製作手順は、
まず基板101に、上記第2図によって説明したと同様
の方法で茂○膜102を被着形成し、この氏0膜102
上に、例えばSiを結晶成長させて半導体チップ103
を形成し、ヒートシンク104を固着する。
上記技○膜102は前述したようにc軸方向の優先方位
を有するので、そのBe○膜102が形成された基板1
01上にSiを蒸着すると「蒸着条件を適当に選ぶこと
により低基板温度で多結晶Siを成長させることができ
る。このBe○鷹IQ2上の結晶成長はェピタキシャル
によっても行わせることができ、これはサファイア・オ
ン。シリコン(SOS)におけるc軸に規制されて結晶
成長させることができるのと同機の作用によるものであ
る。第5図は「上述した方法並びに各手順によって製作
された半導体装置の実施例の断面における走査形電子顕
微鏡写真像で、半導体層としてのシリコン層と基板との
間に、c軸配向性を持って0.6ム仇の技0被膜が形成
されている。
しかして、半導体素子が形成されるシリコン層で発生し
た熱が熱伝導率のきわめて大きな、Be○膜のc軸に沿
って基板側に伝達され、シリコン層並びに基板の放熱が
行われることになる。
また茂0はアモルファス上でもc軸優先方位をもつ膜が
得られるものであり〜 しかもその優先方位の度合いは
製作条件でコントロールできるものである。
さらに技0膜の厚さについても容易にコントロールでき
るので任意の厚さの膜を作ることができ、しかもこのB
e○膜自体の電気抵抗は13130・肌ときわめて高い
ので、薄膜でも十分な絶縁特性が得られるものである。
以上説明したように、本発明による半導体装置によれば
「任意の基板上に、段0膜を介して、半導体チップとヒ
ートシンクとを並設した構成としたので、半導体チップ
から発生する熱は、電気的絶縁性が保たれた状態で、上
記技○膜及び基板を通ってヒートシンクに伝達されて有
効に放熱される。
従って、半導体チップにヒートシンクを重合固設出来な
いような条件下でも、側方のヒートシンクから放熱され
ることが出来、さらに基板の加熱も防止出釆るという効
果がある。また上記&0膜を基板の表面に対してc軸配
向性をもって被着形成することにより、上記放熱効果は
一層向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る半導体装置の切断斜視図、第2
図は、c軸配向性を持った酸化べリリウム膜を製造する
装置の概略構成図、第3図a,bは、同酸化ベリリウム
膜の走査電子顕微鏡写真による金属組織を示す図、第4
図は、同酸化ベリリウム膜のX線回折パターンを示す図
、第5図は「本発明に係る半導体装置の断面いおける走
査形電子顕微鏡写真による金属組織を示す図である。 蔓01・・・基板「 IQ2州酸化ベリリウム膜、IQ
3・・・半導体層、104…ヒートシンク。第亀図第2
図 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基板上に酸化ベリリウム膜が被着され、この酸化ベ
    リリウム膜上に、素子部が形成されている半導体層とヒ
    ートシンクとが並設されていることを特徴とする半導体
    装置。 2 前記酸化ベリリウム膜は、前記基体の被着面に対し
    てc軸配向性をもつて被着形成されてなる特許請求の範
    囲第1項記載の半導体装置。
JP58210997A 1983-11-11 1983-11-11 半導体装置 Expired JPS606091B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58210997A JPS606091B2 (ja) 1983-11-11 1983-11-11 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58210997A JPS606091B2 (ja) 1983-11-11 1983-11-11 半導体装置

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP55040442A Division JPS5912015B2 (ja) 1980-03-31 1980-03-31 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS59188152A JPS59188152A (ja) 1984-10-25
JPS606091B2 true JPS606091B2 (ja) 1985-02-15

Family

ID=16598613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58210997A Expired JPS606091B2 (ja) 1983-11-11 1983-11-11 半導体装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS606091B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5057908A (en) * 1990-07-10 1991-10-15 Iowa State University Research Foundation, Inc. High power semiconductor device with integral heat sink
JP2863678B2 (ja) * 1992-09-28 1999-03-03 三菱電機株式会社 半導体レーザ装置及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS59188152A (ja) 1984-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4523211A (en) Semiconductor device
US4622236A (en) Boron nitride film and process for preparing same
JP3098773B2 (ja) 高絶縁性単結晶窒化ガリウム薄膜の作製及びドープ方法
Yamada et al. Vaporized-metal cluster formation and ionized-cluster beam deposition and epitaxy
US4227961A (en) Process for forming a single-crystal film
JPS5941510B2 (ja) 酸化ベリリウム膜とその形成方法
Cho Epitaxial growth of gallium phosphide on cleaved and polished (111) calcium fluoride
Takagi et al. Ionized-cluster beam epitaxy
US3336159A (en) Method for growing single thin film crystals
JPS606091B2 (ja) 半導体装置
JPS5919190B2 (ja) 鉛皮膜の製造方法
US4897367A (en) Process for growing gallium arsenide on silicon substrate
JPS5912015B2 (ja) 半導体装置
US5350606A (en) Single crystal ferroelectric barium titanate films
JPS5856406A (ja) 半導体膜の製造方法
Yamada ICB deposition of almost perfect large single crystal Al films on silicon substrate
JP2000276999A (ja) 電子放出素子
JPH0476217B2 (ja)
Romeo et al. High quality ZnS: Mn thin films grown by quasi-rheotaxy for electroluminescent devices
US5132247A (en) Quantum effective device and process for its production
JPH01103857A (ja) 半導体装置
JP3323522B2 (ja) 分子線セル
JPS60180112A (ja) 単結晶半導体装置の製法
JPH0136970B2 (ja)
Gotoh et al. Growth mechanism of a Ag crystal particle containing a twin plane grown on a Mo (110) surface