JPS63305555A - パワー半導体デバイス - Google Patents

パワー半導体デバイス

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JPS63305555A
JPS63305555A JP63121662A JP12166288A JPS63305555A JP S63305555 A JPS63305555 A JP S63305555A JP 63121662 A JP63121662 A JP 63121662A JP 12166288 A JP12166288 A JP 12166288A JP S63305555 A JPS63305555 A JP S63305555A
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JP
Japan
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layer
electrode
semiconductor substrate
contact
power semiconductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP63121662A
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English (en)
Inventor
ヨンウイリー、ヨハンセン
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.)
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Corp filed Critical Siemens Corp
Publication of JPS63305555A publication Critical patent/JPS63305555A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W76/00—Containers; Fillings or auxiliary members therefor; Seals
    • H10W76/10—Containers or parts thereof
    • H10W76/12—Containers or parts thereof characterised by their shape
    • H10W76/13—Containers comprising a conductive base serving as an interconnection
    • H10W76/138—Containers comprising a conductive base serving as an interconnection having another interconnection being formed by a cover plate parallel to the conductive base, e.g. sandwich type
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

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、各電極が電極接続部を有しており、電極の少
なくとも1つが複数の重なり合った金属被覆層から構成
されまた加圧接触を施されている形式の、複数の電極を
備えた半導体基板を存するパワー半導体デバイスに関す
る。
〔従来の技術〕
この種のパワー半導体デバイスは、例えばドイツ連邦共
和国特許出願公開第2122487号明細書に記載され
ている。この場合各電極の少なくとも1つは半導体基板
と接触下にあるアルミニウム層からなっている。このア
ルミニウム層はその表面に銀層を備えており、これは加
圧下に電極接続部として作用する接触電極に接触する。
この銀層はアルミニウム層の酸化を防止し、接触電極に
対して良好な接触をもたらす。
この種のパワー半導体デバイスが、例えばニッケルめっ
きされた銅接触片から成っていてもよい加圧接触された
電極接続部を備え、また著しい負荷変動に曝される場合
、これはしばしばデバイスを故障させる原因となる。こ
の故障は以下のようにして現れる。すなわちニッケルめ
っきされた銅接触片がその外周縁部で半導体ウェハの電
極と溶接され、次の負荷変動でシリコンに亀裂を生じ、
これにより阻止能力が失われ、デバイスが焼きつくこと
になる。生じる温度変化が大きくなればなるほど、また
押圧力が高まれば高まるほど、この故障は頻繁に発生す
る。
〔発明が解決しようとする課題] 本発明の課題は、1i橿接続部と電極とが溶接するのを
阻止し、また付加的に良好な横方向導電率を有する、加
圧接触を施された電極を備えたパワー半導体デバイスを
得ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
この課題は本発明によれば、金属被覆層が半導体基板と
は逆の側の表面にw4Nを配設されたチタン層であり、
銅層が少なくともチタン層の厚さを有しており、更にこ
の銅層上に少なくとも1つの他の金属被覆層が配設され
ていることにより解決される。
本発明の他の実施態様は請求項2以下に記載ささている
。
〔作用効果〕
モース硬さスケールで約2.5〜3の硬度を有する銅を
第2の金属被覆層として使用することにより、アルミニ
ウムから構成された電極とは異なり電路での材料移動(
[気泳動)は一層小さくなる。
更に銅はアルミニウムより約1.6倍の高い導電率を有
する。
半導体基板と銅層との間に配設されたチタン層は半導体
基板と銅層との間の拡散障壁として、また同時に接着ベ
ースとして作用する。チタンは更に、半導体基板内でド
ーピングとしては作用しないという利点を有する。
本発明の一実施態様では、半導体基板の表面とチタン層
との間に有利にはO,1μ翔までの薄いアルミニウム層
を配設する。この付加的なアルミニウム層は半導体基板
とtgIとの間に良好なオーム接触を供給する。不所望
のショットキー接触はこれにより阻止される。この利点
を得るためには、半導体基板の表面にアルミニウムを拡
散又は合金接合することも可能である。
rlBMテクニカル・ディスクロージャJ  (IBM
 Technical Disclosure )会報
、第29巻、第3号、1986年8月、第1395〜1
396頁には、銅をシリコン基板用の金属被覆層として
使用し得るこ・とが記載されている。しかしこの文献に
は拡散障壁としてタンタル、窒化チタン又は窒化ケイ素
が記載されているにすぎない、更にこの文献には、加圧
接触のためにパワー半導体デバイスにこの種の金属被覆
層を設は得ることもまた銅層がいかなる厚さを有すべき
かということも開示されていない。
〔実施例〕 次に本発明を図面に基づき詳述する。
第1図はカプセル化及び加圧接触されたパワー半導体デ
バイスの横断面図である。このパワー半導体デバイスは
半導体基板1、例えばシリコン又はヒ化ガリウムから成
る半導体ウェハを有する。
加圧接触のため半導体基板1はその両表面に配設された
電極2.3を有する。これらの”E!i2.3にはそれ
ぞれ接触電極4.5が加圧下に接触配置されている。こ
れらの接触電極4.5は半導体基板l用の電極接続部を
構成する。この2つの接触電極4.5及びその間に存在
する電極2.3とともに半導体基板lは均圧フランジ7
を有する円筒状の絶縁ジャケット6で有利には気密な容
器にまとめられている。接触電極4と電極2との間並び
−に接触@FIi15と電極3との間に接触を形成する
ために必要な加圧は、例えば接触電極をケーシング内で
ねじ締めするか、又は特殊な冷却体を設け、その中にパ
ワー半導体デバイス全体を張り込み、接触111Ii4
.5に圧力をかけることによって行う。
第2図は本発明による電極を備えているパワー半導体デ
バイスの部分断面図である。この場合半導体基板lの接
触予定範囲にti2が配置されている。この1iBi2
は次の金属被J’WJ!!から成る。すなわち半導体基
板lの接触予定範囲に接するチタン層8、その上のg4
jii9、銅層9上にあるチタン層10及びこのチタン
[10上の金層11である。
これらの金属被i層の厚さは本発明によれば以下の範囲
に維持すべきである。
チタン層8:0.05μm〜1μ亀 銅層9:l〜10μI チタン層to:o、o5〜1μ閉 金層11 : 0.1〜0.5μm チタン層8が0.3μm、銅層9が4〜5μ7、−j−
97Jf!l l Oカ0.5. am マタ金rfj
11 h’0.1 、I/11の厚さである場合が特に
有利である。
銅層9をチタンIW8の1〜200倍の厚さ、有利には
10〜20倍の厚さに、従って他の金属被覆層よりも厚
く選択することによって、電極2の良好な横方向導電性
が得られる。
チタンrfj8.10は半導体基板lの材料、例えはシ
リコンに対し又は金N11に対し銅拡散障壁として作用
する。銅層9上に施されたチタン層O(これはその上に
金層11を有する)は、MAII9の銅表面が酸化しま
たそれにより接触力が劣化するのを阻止する。チタン層
8は更にその上に施されている銅層9に対する良好な接
着ベースとして作用するという利点を有する。
これらの金属被覆層8.9.10及び11は例えば蒸着
又はスパッタリングにより半導体基板に施される。チタ
ン−シリコンケイ化物の形成は化成ガス又は水素ガス中
で約400°Cで行われる。
第38)図は加圧接触に適した電極を示すものであるが
、この電極は半導体基板1の加圧接触のための予定範囲
に設置される。半導体基板1のこの範囲は例えばp型ド
ープを施されている。この範囲の縁部に更に−11強力
なp型ドープを施すために、従って半導体基板1と電極
2との間に良好なオーム接触を保証するために、例えば
半導体基板lのこの範囲の表面にアルミニウムを拡散接
合又は合金接合することも可能である0例えばこの10
0n−の薄い厚さのアルミニウムドープを施された領域
によって半導体基板のこの範囲の縁部に更に一層強力な
p型ドープが得られる。これにより不所望のシロットキ
ー接触は回避される。従って半導体基板1と電極2との
間に良好なオーム接触が生じる。金属被覆層8.9.1
0.11は第2図のそれに相当する。
半導体基板lとチタン層8との間に、有利には厚さ0.
11Im(第3b)図参照)のアルミニウム層20を配
設することもできる。この付加的なアルミニウムl11
20によって同様に良好なオームIMが半導体基板1と
電極2との間に得られる。すでに説明した符号は第3b
)図の相当部分にもそのまま使用されている。
第4図には例えばサイリスタの部分断面図が示されてい
る。このサイリスクは少なくとも1個の電極を加圧接触
のために有している。第4図においてゲート@i+2と
接続されたベース領域は13で表す、このベース領域1
3に隣接するエミッタ領域14は本発明による1!1極
及び第2rf!J及び第3図との関連において記載した
金属被覆層と接続されている。第4図における横断面図
が示すように、半導体基板1のエミッタ領域14は半導
体基板1の表面で島状に分割されている。このエミッタ
領域14はベース領域13の接触表面に比べて高い箇所
に存在する。ベース領域13用の電極12が金属被覆層
8.9.10.11によって構成されている電極よりも
厚くない場合、エミッタ領域14の電極は接触電極と加
圧接触可能である。
この接触電極は第4図では15で示されており、加圧下
に島状のエミッタ領域上に存在する。ベース領域13用
の電極12はゲート接触部16と例えばろう又はボンド
により接続されている。
第5図には本発明の一実施態様がサイリスクの部分断面
図で示されている。サイリスタのこの断面図は第4図の
部分断面図に相応するものである。
第4図とは異なりベース領域13の電極及びエミッタ領
域14の電極は同じ金属被覆層から成る。
このことはベース領域13用のt橿及びエミ7り領域1
4の電極を製造するために同じ製造工程を使用し得ると
いう利点をもたらす、全半導体基板1上に個々の金属被
覆層を施した後、この金属被覆層をエツチングマスクを
用いて破線17に応じて再び除去することにより、エミ
ッタ領域14の電極とベース領域13の電極との間に短
絡が生じるのを阻止する。
第5図に示した1i掻は、チタン層10上にニッケル層
18及びその上に更に金層19が配設されていることに
よって、先に記載した本発明による電極とは相違する。
この場合ニッケル層1日の厚さはO,]〜lImであり
、金層19の厚さは0.1〜0.5μmである。この電
極構造体は付加的に本発明による特徴の他に更にボンド
接合性及びろう付は性が良好であるという利点を有する
。
従来公知の電極装置とは異なり本発明による電極構造体
は一層薄い厚さを有する。これは化学的エツチングに際
してアンダーカットが少なくてすむ、従ってプラズマエ
ツチングで従来公知の電極の場合におけるよりも速い腐
食速度を得ることができる。
接触電極、すなわち半導体基板上に設置された電極に対
する対向片は銀めっきされた銅又はニッケルめっきされ
た銅から成っていてもよい。i艮めっきされたアルミニ
ウム接触電極或はニッケル又は恨めつきされたモリブデ
ン接触電極もまったく同じ良好さで使用することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は加圧接触されたパワー半導体デバイスの断面図
、 第2図は本発明による電極を有するパワー半導体デバイ
スの部分断面図、 第3a)図は本発明による電極を有するアルミニウムを
拡散接合されたパワー半導体デバイスの部分断面図、 第3b)図は半導体基板とチタン層との間にアルミニウ
ム層が配設されている加圧接触されたパワー半導体デバ
イスの部分断面図、 第4図は本発明による電極を存するサイリスクの部分断
面図、 第5図は本発明による電極を存する他のサイリスクの部
分断面図である。 l・・・半導体基板 2.3・・・電極 4.5・・・接触電極 6・・・絶縁ジャケット 7・・・均圧フランジ 8・・・チタン層 9・・・UA層 10・・・チタン層 11・・・金層 12・・・ゲート電極 13・・・ベース領域 14・・・エミッタ領域 15・・・接触1!橿 16・・・ゲート接続部 17・・・エツチング可能な範囲 18・・・ニッケル層 19・・・金層 20・・・アルミニウム層 FIo 4 FIG 5

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)各電極が電極接続部を有しており、電極の少なくと
    も1つが複数の重なり合った金属被覆層から構成されま
    た加圧接触を施されている形式の複数の電極を備えた半
    導体基板を有するパワー半導体デバイスにおいて、前記
    の金属被覆層が半導体基板(1)とは逆の側の表面に銅
    層(9)を配設されたチタン層(8)であり、この銅層
    (9)が少なくともチタン層(8)の厚さを有しており
    、またこの銅層上に少なくとも1つの他の金属被覆層(
    10、11)が配設されていることを特徴とするパワー
    半導体デバイス。 2)その上に金層(11)を有するチタン層(10)が
    銅層(9)上に配設されていることを特徴とする請求項
    1記載のパワー半導体デバイス。 3)その上にニッケル層(18)をまた更にその上に金
    層(19)を有するチタン層(10)が銅層(9)上に
    配設されていることを特徴とする請求項1記載のパワー
    半導体デバイス。 4)銅層(9)がチタン層(8)の10倍から20倍の
    厚さを有することを特徴とする請求項1ないし3の1つ
    に記載のパワー半導体デバイス。 5)電極と接触している半導体基板(1)の範囲がp型
    ドープを施されており、第1の金属被覆層(8)と半導
    体基板(1)との間でこの範囲内にドーピング物質の濃
    度を高めるためアルミニウムが拡散又は合金接合されて
    いることを特徴とする請求項1ないし4の1つに記載の
    パワー半導体デバイス。 6)半導体基板(1)の表面とチタン層(8)との間に
    アルミニウム層(20)が配設されていることを特徴と
    する請求項1ないし5の1つに記載のパワー半導体デバ
    イス。
JP63121662A 1987-05-21 1988-05-18 パワー半導体デバイス Pending JPS63305555A (ja)

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6020640A (en) * 1996-12-19 2000-02-01 Texas Instruments Incorporated Thick plated interconnect and associated auxillary interconnect
EP2284605A3 (en) 1999-02-23 2017-10-18 Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. Semiconductor device and fabrication method thereof

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA804799A (en) * 1969-01-21 Kuhrt Friedrich Contact member for semiconductor device having pressure contact
FR46712E (fr) 1935-11-13 1936-08-10 Gardy Sa Indicateur de défaut d'isolement pour lignes aériennes
NL291606A (ja) * 1962-04-18
NL159822B (nl) * 1969-01-02 1979-03-15 Philips Nv Halfgeleiderinrichting.
DE2122487A1 (de) * 1971-05-06 1972-11-16 Siemens AG, 1000 Berlin u. 8000 München Halbleiterbauelement mit Aluminiumkontakt
US3885243A (en) * 1971-06-25 1975-05-20 Bbc Brown Boveri & Cie Semiconductor device
DE2359787A1 (de) * 1973-11-30 1975-06-12 Siemens Ag Halbleiterbauelement
US3961350A (en) * 1974-11-04 1976-06-01 Hewlett-Packard Company Method and chip configuration of high temperature pressure contact packaging of Schottky barrier diodes
US4035831A (en) * 1975-04-17 1977-07-12 Agency Of Industrial Science & Technology Radial emitter pressure contact type semiconductor devices
DE2642721A1 (de) * 1976-09-23 1978-04-06 Bosch Gmbh Robert Halbleiterbauelement
US4408216A (en) * 1978-06-02 1983-10-04 International Rectifier Corporation Schottky device and method of manufacture using palladium and platinum intermetallic alloys and titanium barrier for low reverse leakage over wide temperature range
JPS55160437A (en) * 1979-05-31 1980-12-13 Hitachi Ltd Semiconductor device
US4305087A (en) * 1979-06-29 1981-12-08 International Rectifier Corporation Stud-mounted pressure assembled semiconductor device
US4300149A (en) * 1979-09-04 1981-11-10 International Business Machines Corporation Gold-tantalum-titanium/tungsten alloy contact for semiconductor devices and having a gold/tantalum intermetallic barrier region intermediate the gold and alloy elements
JPS5678130A (en) * 1979-11-30 1981-06-26 Hitachi Ltd Semiconductor device and its manufacture
US4505029A (en) * 1981-03-23 1985-03-19 General Electric Company Semiconductor device with built-up low resistance contact
JPS586143A (ja) * 1981-07-02 1983-01-13 Matsushita Electronics Corp 半導体装置
JPS58153340A (ja) * 1982-03-05 1983-09-12 Hitachi Ltd 半導体装置
DE3232168A1 (de) * 1982-08-30 1984-03-01 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Halbleiterbauelement mit druckkontakt
JPS5992537A (ja) * 1982-11-19 1984-05-28 Hitachi Ltd 半導体装置
JPS59121871A (ja) * 1982-12-28 1984-07-14 Toshiba Corp 半導体装置
US4885630A (en) * 1986-10-27 1989-12-05 Electric Power Research Institute High power multi-layer semiconductive switching device having multiple parallel contacts with improved forward voltage drop

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Publication number Publication date
US4953003A (en) 1990-08-28
EP0292015A1 (de) 1988-11-23

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