JPS61156825A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPS61156825A JPS61156825A JP59276104A JP27610484A JPS61156825A JP S61156825 A JPS61156825 A JP S61156825A JP 59276104 A JP59276104 A JP 59276104A JP 27610484 A JP27610484 A JP 27610484A JP S61156825 A JPS61156825 A JP S61156825A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体装置に係り、特に素子チップをリードフ
レームのような配設台に固定する部分の改良をIIl−
)だ装置に関する。
レームのような配設台に固定する部分の改良をIIl−
)だ装置に関する。
(発明の技術的背景とその問題点)
従来、半導体素子チップをリードフレームなどに配設す
る場合、予め素子チップ底面にバナジウム(V)IIを
被着し、このv層とリードフレームの間を錫銅(Sn−
Cu)合金からなるろう材により接合する構造が知られ
ている。V*は密着性向上のための金属層で例えば50
0人程定押薄く形成される。
る場合、予め素子チップ底面にバナジウム(V)IIを
被着し、このv層とリードフレームの間を錫銅(Sn−
Cu)合金からなるろう材により接合する構造が知られ
ている。V*は密着性向上のための金属層で例えば50
0人程定押薄く形成される。
このような構造の半導体装置は、通常の動作では殆ど問
題ないが、いくつかの信頼性試験で接合部が剥がれる、
という不良が発生することが確認されている。接合部の
はがれが生ビないまでも、電気的特性の劣化が認められ
る場合もある。電気的特性の劣化としては例えば、np
nトランジスタの場合VcE(sat)の増大等がある
。これは、ろう付の際の加熱工程でろう材中のCuがS
i!!板まで拡散することに起因すると考えられる。
題ないが、いくつかの信頼性試験で接合部が剥がれる、
という不良が発生することが確認されている。接合部の
はがれが生ビないまでも、電気的特性の劣化が認められ
る場合もある。電気的特性の劣化としては例えば、np
nトランジスタの場合VcE(sat)の増大等がある
。これは、ろう付の際の加熱工程でろう材中のCuがS
i!!板まで拡散することに起因すると考えられる。
一方、上記構造のVllと5n−cu合金層との間に、
CLJの基板への拡散を防止する障壁とじてニッケル(
N + >層を2500人程度介在させる構造が知られ
ている。しかし、Ni層は本来Cuの拡散係数が小さい
にも拘らず、現実にはCLI拡散に対する障壁として十
分機能せず、この構造によっても電気的特性の改善は余
り認められないことが明らかになった。また、7層が5
00人程介在薄く、Ni層が1500人程度8これより
厚い状態では、機械的信頼性も十分ではない。
CLJの基板への拡散を防止する障壁とじてニッケル(
N + >層を2500人程度介在させる構造が知られ
ている。しかし、Ni層は本来Cuの拡散係数が小さい
にも拘らず、現実にはCLI拡散に対する障壁として十
分機能せず、この構造によっても電気的特性の改善は余
り認められないことが明らかになった。また、7層が5
00人程介在薄く、Ni層が1500人程度8これより
厚い状態では、機械的信頼性も十分ではない。
このため、5n−Cu合金ろう接合半導体装置は、信頼
性要求水準の比較的低い素子に限られて使用されていた
。
性要求水準の比較的低い素子に限られて使用されていた
。
本発明は上記した点に鑑みなされたもので、素子の電気
的特性を劣化させることなく、接触不良やはがれも生じ
難いチップ配設構造をもった半導体装置を提供すること
を目的とする。
的特性を劣化させることなく、接触不良やはがれも生じ
難いチップ配設構造をもった半導体装置を提供すること
を目的とする。
〔発明の概要〕
本発明においては、半導体素子チップが、その底面に被
着されたチタニウム(T i ) 、クロム(Cr)、
ジルコニウム(Zr)、 ニオブ(Nb)、バナジウム
(V)の中の一種またはこれを主成分とする合金からな
る第1の金属層と、ニッケル(N t > 、コバルト
(CO)のいずれかまたはこれを主成分とする合金から
なる第2の金R層とを介して、5n−Cu合金からなる
ろう材により配設台に配設固定され、かつ前記第1の金
属層の厚みを第2の金属層のそれより厚くしたことを特
徴とする。
着されたチタニウム(T i ) 、クロム(Cr)、
ジルコニウム(Zr)、 ニオブ(Nb)、バナジウム
(V)の中の一種またはこれを主成分とする合金からな
る第1の金属層と、ニッケル(N t > 、コバルト
(CO)のいずれかまたはこれを主成分とする合金から
なる第2の金R層とを介して、5n−Cu合金からなる
ろう材により配設台に配設固定され、かつ前記第1の金
属層の厚みを第2の金属層のそれより厚くしたことを特
徴とする。
より具体的には第1の金属層を2000Å以上とし、第
2の金属層を1500A以下とすることが好ましい。
2の金属層を1500A以下とすることが好ましい。
第1の金属層は従来より厚く形成することによりろう材
中のQuが半導体素子チップに拡散するのを防止する障
壁として有効に機能する。第2の金alP!はその膨張
係数が第1の金属層と5n−CU合合金層中間にあり、
熱衝撃が与えられた時の内部応力を緩和する働きをする
。
中のQuが半導体素子チップに拡散するのを防止する障
壁として有効に機能する。第2の金alP!はその膨張
係数が第1の金属層と5n−CU合合金層中間にあり、
熱衝撃が与えられた時の内部応力を緩和する働きをする
。
本発明によれば、第2の金属層が熱衝撃を効果的に緩和
する結果、機械的な信頼性に優れた半導体装置が得られ
る。このM2の金jI層を従来の例えばVIM−N 1
ll−3n−Cu合金層構造のNi層より薄くしてかつ
熱衝撃に強くなる理由は、NiとCuとは全率固溶型合
金を形成するものであり、ろう付過程においてCuがN
i中へ拡散し甚だしい場合は5n−Cu中に空隙を生じ
て強度低下をもたらすが、Ni層を薄くすることにより
このCuの拡散移動層を減少させることができるためで
ある。
する結果、機械的な信頼性に優れた半導体装置が得られ
る。このM2の金jI層を従来の例えばVIM−N 1
ll−3n−Cu合金層構造のNi層より薄くしてかつ
熱衝撃に強くなる理由は、NiとCuとは全率固溶型合
金を形成するものであり、ろう付過程においてCuがN
i中へ拡散し甚だしい場合は5n−Cu中に空隙を生じ
て強度低下をもたらすが、Ni層を薄くすることにより
このCuの拡散移動層を減少させることができるためで
ある。
また第1の金属層を第2の金属層より厚くすることによ
り、これが811−QLJ合金月からの素子チップへの
Qu拡散を効果的に防止して、電気的特性の劣化が防止
される。
り、これが811−QLJ合金月からの素子チップへの
Qu拡散を効果的に防止して、電気的特性の劣化が防止
される。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図は一実施例の構造を示している。図において1は半導
体素子チップ、2は、7t、 Or、 zr。
体素子チップ、2は、7t、 Or、 zr。
Nb、Vのなかの一種またはこれを主成分とする合金か
らなる第1の金属層であり、その厚みは2000Å以上
とする。3は、Ni、Goのいずれかまたはこれを主成
分とする合金からなる第2の金属層であり、その厚みは
1500Å以下とする。
らなる第1の金属層であり、その厚みは2000Å以上
とする。3は、Ni、Goのいずれかまたはこれを主成
分とする合金からなる第2の金属層であり、その厚みは
1500Å以下とする。
4はろう材としての5n−Cu合金層でり、その厚みは
2μm程度とする。5はCUリードフレームの如き配設
台である。
2μm程度とする。5はCUリードフレームの如き配設
台である。
この構造は次のようにして製”造される。まず、半導体
素子チップ1に分割される前のウェーハ゛の裏面に第1
の金属層2を2000Å以上の厚さに被着し、続いて第
1の金属層2の表面に第2の金属層3を1500Å以下
の厚さに被着し、更にその表面に: S n 60wt
%で残分Cuの5n−Cu合金層4を蒸着法により被着
する。このように三層の金属層を形成したウェーハを各
素子チップ1に分割する。そして配設台5を415℃以
上に加熱しておき、素子チップ1の3n−Cu合金!!
4を配設台5に押圧することにより、3n−CLJ合金
が融解し、冷却後再び固化して素子チップ1と配設台5
が相互に固着される。
素子チップ1に分割される前のウェーハ゛の裏面に第1
の金属層2を2000Å以上の厚さに被着し、続いて第
1の金属層2の表面に第2の金属層3を1500Å以下
の厚さに被着し、更にその表面に: S n 60wt
%で残分Cuの5n−Cu合金層4を蒸着法により被着
する。このように三層の金属層を形成したウェーハを各
素子チップ1に分割する。そして配設台5を415℃以
上に加熱しておき、素子チップ1の3n−Cu合金!!
4を配設台5に押圧することにより、3n−CLJ合金
が融解し、冷却後再び固化して素子チップ1と配設台5
が相互に固着される。
具体的に半導体素子としてnpn小信号トランジスタ(
Tφ−92)について本発明を実施した時の信頼性評価
の結果を比較例と共に下表に示す。
Tφ−92)について本発明を実施した時の信頼性評価
の結果を比較例と共に下表に示す。
表の実施例1は、第1の金属層としてV!!を2700
人、第2の金属層としてN1WIIを1500人、5n
−cuiiを2μ瓦形成して配設台に接合したものであ
る。実施例2は、第1の金属層としてTi層を3000
人、第2の金属層としてNiNを1500人、3n−C
u層を1.5μm形成して配設台に接合したものである
。また表の比較例1は、7層1000人と5n−Cu層
2.czmを84M形成して配設台に接合したもの、比
較例2はTi層1000人と5n−Cu層1.5μmを
積層して配設台に配設したものである。
人、第2の金属層としてN1WIIを1500人、5n
−cuiiを2μ瓦形成して配設台に接合したものであ
る。実施例2は、第1の金属層としてTi層を3000
人、第2の金属層としてNiNを1500人、3n−C
u層を1.5μm形成して配設台に接合したものである
。また表の比較例1は、7層1000人と5n−Cu層
2.czmを84M形成して配設台に接合したもの、比
較例2はTi層1000人と5n−Cu層1.5μmを
積層して配設台に配設したものである。
表のTSTは熱衝撃テスト(ボイリング15分/−75
℃15分の10サイクル)の結果、FDoTはフレーム
ドライアイステスト(200℃/−75℃の10サイク
ル)の結果であり、耐半田性は230℃でPb−8n共
晶半田を5n−Cu面に付けて剥がす半田めくりテスト
の結果であり、それぞれ試験数(分母)に対する不良発
生数(分子)を示している。
℃15分の10サイクル)の結果、FDoTはフレーム
ドライアイステスト(200℃/−75℃の10サイク
ル)の結果であり、耐半田性は230℃でPb−8n共
晶半田を5n−Cu面に付けて剥がす半田めくりテスト
の結果であり、それぞれ試験数(分母)に対する不良発
生数(分子)を示している。
上記表から明らかなように、実施例1.2はいずれも熱
衝撃テストで不良発生はOであり、従来のものに比べて
信頼性の点で優れていることが確認された。また電気的
特性についても、実施例のものが従来に比べて小さいV
CE (Sat )が得られることが確認された。
衝撃テストで不良発生はOであり、従来のものに比べて
信頼性の点で優れていることが確認された。また電気的
特性についても、実施例のものが従来に比べて小さいV
CE (Sat )が得られることが確認された。
以上述べたように本発明によれば、5n−Cuろう付を
利用して電気的特性に優れた信頼性の高い半導体装置を
得ることができる。
利用して電気的特性に優れた信頼性の高い半導体装置を
得ることができる。
なおデータは第1の金属層としてV、Tiを用いた場合
、第2の金属層としてNi層を用いた場合だけを上げた
が、これらの合金を用いた場合にも本発明は有効であり
、またMlの金属層としてOr、Zr、Nbあるいはそ
の合金を用いた場合、第2の金属層としてCo或いはそ
の合金を用いた場合にも同様の効果が得られることが確
認されている。
、第2の金属層としてNi層を用いた場合だけを上げた
が、これらの合金を用いた場合にも本発明は有効であり
、またMlの金属層としてOr、Zr、Nbあるいはそ
の合金を用いた場合、第2の金属層としてCo或いはそ
の合金を用いた場合にも同様の効果が得られることが確
認されている。
またろう材としての5n−CulF!は、Snが38〜
92.4wt%の範囲で適宜選択することができる。
92.4wt%の範囲で適宜選択することができる。
図は本発明の実施例における。半導体素子を配設台に接
合した状態を示す。 1・・・半導体素子チップ、2・・・第1の金属層、3
・・・第2の金属層、4・・・5n−Cu!II (ろ
う材)、5・・・配設台。
合した状態を示す。 1・・・半導体素子チップ、2・・・第1の金属層、3
・・・第2の金属層、4・・・5n−Cu!II (ろ
う材)、5・・・配設台。
Claims (2)
- (1)半導体素子チップが、その底面に被着されたチタ
ニウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、バナジウムの
中の一種またはこれを主成分とする合金からなる第1の
金属層と、ニッケル、コバルトのいずれかまたはこれを
主成分とする合金からなる第2の金属層とを介して、錫
・銅合金からなるろう材により配設台に配設固定され、
かつ前記第1の金属層の厚みを第2の金属層のそれより
厚くしたことを特徴とする半導体装置。 - (2)前記第1の金属層の厚みが2000Å以上であり
、第2の金属層の厚みが1500Å以下である特許請求
の範囲第1項記載の半導体装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59276104A JPS61156825A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 半導体装置 |
US06/804,617 US4954870A (en) | 1984-12-28 | 1985-12-05 | Semiconductor device |
DE8585309170T DE3581905D1 (de) | 1984-12-28 | 1985-12-16 | Halbleiteranordnung worin ein halbleiterchip auf einer basis befestigt ist. |
EP85309170A EP0186411B1 (en) | 1984-12-28 | 1985-12-16 | Semiconductor device in which a semiconductor chip is fixed to a base |
KR1019850009521A KR900008971B1 (ko) | 1984-12-28 | 1985-12-18 | 반도체칩과 기판과의 접합구조가 개선된 반도체장치 |
CN85109419A CN85109419B (zh) | 1984-12-28 | 1985-12-27 | 半导体器件 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59276104A JPS61156825A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61156825A true JPS61156825A (ja) | 1986-07-16 |
Family
ID=17564853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59276104A Pending JPS61156825A (ja) | 1984-12-28 | 1984-12-28 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61156825A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19512838C2 (de) * | 1995-04-06 | 2000-09-14 | Hella Kg Hueck & Co | Elektrisches oder elektronisches Gerät |
JP2006108604A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-04-20 | Denso Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2017112277A (ja) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 接合体、冷却器付きパワーモジュール用基板、冷却器付きパワーモジュール用基板の製造方法 |
-
1984
- 1984-12-28 JP JP59276104A patent/JPS61156825A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19512838C2 (de) * | 1995-04-06 | 2000-09-14 | Hella Kg Hueck & Co | Elektrisches oder elektronisches Gerät |
JP2006108604A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-04-20 | Denso Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2017112277A (ja) * | 2015-12-17 | 2017-06-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 接合体、冷却器付きパワーモジュール用基板、冷却器付きパワーモジュール用基板の製造方法 |
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