JPS62229973A - 半導体装置 - Google Patents
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【発明の目的コ
(産業上の利用分野)
本発明は、半導体装置に関する。
(従来の技術)
従来、パワートランジスタ、ジャイアントトランジスタ
、パワーMO8)ランジスタ等の個別半導体素子は、銅
板或は銅薄がバター二/グされたセラミック板上に、半
導体素子をその裏直に半田を介して固着し、表面側の動
作領域にAI電極を設は九構造になっている。而して、
アセンブリ工程では電極端子と半導体素子の電極とをA
l線でボンディング接続するものが多い。特に電力容置
の大きいものでは、銅薄パターン部が半導体素子電極か
らアルミボンディング線のボンディング接続部と、製品
のターミナル端子を半田で接続する部分とが、兼用され
ている。このため銅板或はセラミック基板が非常に大き
な面積を占めている。
、パワーMO8)ランジスタ等の個別半導体素子は、銅
板或は銅薄がバター二/グされたセラミック板上に、半
導体素子をその裏直に半田を介して固着し、表面側の動
作領域にAI電極を設は九構造になっている。而して、
アセンブリ工程では電極端子と半導体素子の電極とをA
l線でボンディング接続するものが多い。特に電力容置
の大きいものでは、銅薄パターン部が半導体素子電極か
らアルミボンディング線のボンディング接続部と、製品
のターミナル端子を半田で接続する部分とが、兼用され
ている。このため銅板或はセラミック基板が非常に大き
な面積を占めている。
また、複数個のアルミポンディング線を接続するボンデ
ィング工程が必要であシ、アセンブリ工程そのものが複
雑になる。
ィング工程が必要であシ、アセンブリ工程そのものが複
雑になる。
すなわち、例えばパワーデバイスのジャイアントトラン
ジスタのモジュールについて考えると、セラミック基板
の面積はペレット面積の占める割合に対して、約5倍の
面積を占有している。同時に、製品の外枠もその分だけ
大きくなっている。
ジスタのモジュールについて考えると、セラミック基板
の面積はペレット面積の占める割合に対して、約5倍の
面積を占有している。同時に、製品の外枠もその分だけ
大きくなっている。
このためエンキャップ材やモールド材の使用量が非常に
多くなる。
多くなる。
また、大電流容量を持つ半導体素子をアセンブリする場
合、半導体素子をタングステン(ロ)の台と直接溶着す
るものがある。この場合、高温で圧着溶接するために、
半導体素子の圧着面は数10μm以上必要となる。すな
わち、通常素子が動作する上で必要となる温度以上で圧
着するため、電極の不純物が拡散する。このため、拡散
する不純物が素子の動作上問題を起こさないように、深
いディメンジョンの構造にしなければならない。このた
め、かかる手段は現状では超大型の素子にしか適用でき
ない。
合、半導体素子をタングステン(ロ)の台と直接溶着す
るものがある。この場合、高温で圧着溶接するために、
半導体素子の圧着面は数10μm以上必要となる。すな
わち、通常素子が動作する上で必要となる温度以上で圧
着するため、電極の不純物が拡散する。このため、拡散
する不純物が素子の動作上問題を起こさないように、深
いディメンジョンの構造にしなければならない。このた
め、かかる手段は現状では超大型の素子にしか適用でき
ない。
また、小信号のダイオードでは、Auを主体としたt極
構造にすることによシ、半田でリードフレームと半導体
素子とを直接接続するパ/プ構造のものがある。この場
合、Au自体の膜ストレスが非常に大きいことが原因で
、膜厚を1μm以上にできず、小信号のダイオードにし
か適用できない。
構造にすることによシ、半田でリードフレームと半導体
素子とを直接接続するパ/プ構造のものがある。この場
合、Au自体の膜ストレスが非常に大きいことが原因で
、膜厚を1μm以上にできず、小信号のダイオードにし
か適用できない。
かかる従来技術の中で、パワーデバイスのジャイアント
トランジスタのモジュールのように、複数の半導体素子
を一つの基板にへイブリッド構成することが要望されて
いる。
トランジスタのモジュールのように、複数の半導体素子
を一つの基板にへイブリッド構成することが要望されて
いる。
(発明が解決しようとする問題点)
本発明は、アセンブリ工程を簡略化し、アルミボンディ
ング線の廃止、セラミック基板の縮小化、エンキャップ
材及びモールド材の使用量の削減を達成して製造コスト
を低減させることができる半導体装置を提供することを
その目的とするものである。
ング線の廃止、セラミック基板の縮小化、エンキャップ
材及びモールド材の使用量の削減を達成して製造コスト
を低減させることができる半導体装置を提供することを
その目的とするものである。
〔発明の構成]
(問題点を解決するための手段)
本発明は、半導体基板上の所定領域上に形成され、AJ
、 Pt 、Mo8i2 、Mo 、 TiN、Ti
C、TaN。
、 Pt 、Mo8i2 、Mo 、 TiN、Ti
C、TaN。
TaC,HfN 、ZrN 、 ZrCの少なくとも何
れか一種からなる第一層金属層と、該第−は金属層上に
形成され、Ta 、 Ti 、V、 Cv 、 Zr
、)(f 、の少なくとも何れか一種からなる第三層金
属層と、該第二層金属層上に形成され、TjN 、 T
iC、TaN 、 TaC、HfN。
れか一種からなる第一層金属層と、該第−は金属層上に
形成され、Ta 、 Ti 、V、 Cv 、 Zr
、)(f 、の少なくとも何れか一種からなる第三層金
属層と、該第二層金属層上に形成され、TjN 、 T
iC、TaN 、 TaC、HfN。
HfC、ZrN 、 ZrCの少なくとも何れか一種か
らなる第三層金属層と、該第三層金属層上に形成され、
Ni 、 Co 、 Sn 、Cu、 Fe 、^g、
Auの少なくとも一種からなる第四層金属層とを具備す
ることを特徴とする半導体装置である。
らなる第三層金属層と、該第三層金属層上に形成され、
Ni 、 Co 、 Sn 、Cu、 Fe 、^g、
Auの少なくとも一種からなる第四層金属層とを具備す
ることを特徴とする半導体装置である。
ここで、第一層〜第四層の各々の金属層の形成方法とし
ては、CV D ((:hemical Vapor
Deposition)法、スパッタ法、リアクティブ
スパッタ法、蒸着法、イオン注入法、イオンビーム法等
を適宜採用することができる。
ては、CV D ((:hemical Vapor
Deposition)法、スパッタ法、リアクティブ
スパッタ法、蒸着法、イオン注入法、イオンビーム法等
を適宜採用することができる。
また、第一ノΔ金属/1及び第四層金属層を設定するこ
とによシ、第二ノー、第三層の金属ノーの成分を所定の
ものに設定することができる。
とによシ、第二ノー、第三層の金属ノーの成分を所定の
ものに設定することができる。
(作用)
本発明に係る半導体装置によれば、第一層金属層が所定
のオーミックコンタクト或はシロットキーコンタクトを
示し、第二層金属層及び第三層金属層がバリアメタル作
用と各層間の密着性の向上を図る。そして第一層金属層
及び第三層金属層を所定のものにすることにより、第三
層、第二層の金属層の成分を所定のものに設定すること
ができる。これらの結果、本発明の半導体装置によれば
、アセンブリ工程を簡略化し、アルミボンディング線の
廃止、セラミック基板の縮小化、エンキャップ材及びモ
ールド材の使用量を削減して、製造コストを低減させる
ことができる。
のオーミックコンタクト或はシロットキーコンタクトを
示し、第二層金属層及び第三層金属層がバリアメタル作
用と各層間の密着性の向上を図る。そして第一層金属層
及び第三層金属層を所定のものにすることにより、第三
層、第二層の金属層の成分を所定のものに設定すること
ができる。これらの結果、本発明の半導体装置によれば
、アセンブリ工程を簡略化し、アルミボンディング線の
廃止、セラミック基板の縮小化、エンキャップ材及びモ
ールド材の使用量を削減して、製造コストを低減させる
ことができる。
(実施例)
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第1図は、本発明の一実施列の概略構成をその製造工
程に従って示す説明図である。
。第1図は、本発明の一実施列の概略構成をその製造工
程に従って示す説明図である。
第1因(Δ)中1は、コレクタN 領域la上にコレク
タN−領域1bが設けられ、コレクタN−領域lb内に
ベース領域1c、ベース領域IC内にエミッタ領域1d
を形成した半導体基板である。半導体基板1上には、絶
縁膜2が形成され、絶縁膜2には、ベース領域IC1エ
ミツタ領域1dに通じるコンタクトホール2a、2bが
夫々開口さhている。このようにコンタクトホール2a
、 2bを開口した半導体基板I上に直流放電を用い
たCVD法によシ次の反応に従って連続的に例えば^l
からなる第一層金!jt4層3、T1からなる第二贋金
PA/d4、TiNからなる第三層金属層5を形成する
。
タN−領域1bが設けられ、コレクタN−領域lb内に
ベース領域1c、ベース領域IC内にエミッタ領域1d
を形成した半導体基板である。半導体基板1上には、絶
縁膜2が形成され、絶縁膜2には、ベース領域IC1エ
ミツタ領域1dに通じるコンタクトホール2a、2bが
夫々開口さhている。このようにコンタクトホール2a
、 2bを開口した半導体基板I上に直流放電を用い
たCVD法によシ次の反応に従って連続的に例えば^l
からなる第一層金!jt4層3、T1からなる第二贋金
PA/d4、TiNからなる第三層金属層5を形成する
。
2 A lIcl5 +3Ht→2All+3MCIT
i C1++ 2 Hl−+T i +4 MCIT
:C14+ NHs + 4 Hs→T i N+4
HCIここで、各金属層3,4.5を形成する際の真
空度は例えば3.0Torrであ)、温度は550℃に
設定した。次いで、各金属層3,4.5を写真蝕刻法に
てパターニングした後、570℃で30分閣Ht ’E
囲気中でアニールを施す。この場合、各金属層3,4.
5のストレスが互に打ち消し合う様に働くために、半導
体基板10反応を極めて小さくすることができる。因み
に、第一層金Xl5M3の厚さが4.0 μms J二
層合札ノJ4の厚1が250OA。
i C1++ 2 Hl−+T i +4 MCIT
:C14+ NHs + 4 Hs→T i N+4
HCIここで、各金属層3,4.5を形成する際の真
空度は例えば3.0Torrであ)、温度は550℃に
設定した。次いで、各金属層3,4.5を写真蝕刻法に
てパターニングした後、570℃で30分閣Ht ’E
囲気中でアニールを施す。この場合、各金属層3,4.
5のストレスが互に打ち消し合う様に働くために、半導
体基板10反応を極めて小さくすることができる。因み
に、第一層金Xl5M3の厚さが4.0 μms J二
層合札ノJ4の厚1が250OA。
第三7IQ金属層5の厚さが600OAで半導体基板1
が4インチφのウニ八を構成している場合の反応は30
μm以下である。
が4インチφのウニ八を構成している場合の反応は30
μm以下である。
次に、第1図(B)に示す如く、第三層金属層5を含む
絶縁膜2上に例えばN+からなる第四層金属層6及びそ
の上にAu層2をスパッタ法にて形成し、これらに写真
蝕刻法にてパターニングを施す。
絶縁膜2上に例えばN+からなる第四層金属層6及びそ
の上にAu層2をスパッタ法にて形成し、これらに写真
蝕刻法にてパターニングを施す。
然る後、これに300℃で約20分間Hz’J囲気中で
焼成を施す。
焼成を施す。
次に、第1図(C)に示す如く、Au層7を含む絶縁膜
2上にプラズマ81.N、膜8を厚さ約0.8μm形成
し、これに写真蝕刻法にて所定のパターニングを施す。
2上にプラズマ81.N、膜8を厚さ約0.8μm形成
し、これに写真蝕刻法にて所定のパターニングを施す。
次に、半導体基板lに裏面加工を施し、所定の厚さにし
た後、例°えばスパッター法によfi V/Nl/ A
uの3層からなる8面電極9を形成する。
た後、例°えばスパッター法によfi V/Nl/ A
uの3層からなる8面電極9を形成する。
然る後、半導体基板1にダイシング加工を施し、個々の
牛導体累子に分割した後、これをアセンブリして半導体
装置を得る。
牛導体累子に分割した後、これをアセンブリして半導体
装置を得る。
このように構成された半導体装置では、第Ri金!A層
3はオーミックコンタクトを形成している。
3はオーミックコンタクトを形成している。
また、第二層金鵜層4は、大′シ流特性の電流バランス
(低抵抗)を考慮して、第一層金属層3と第三M金!U
Nsとのバリアメタルとなっている6また、第四層金属
層6は、半田のダイレクトマウント用のメタルとなって
いる。なお、第四層金属層6−ヒのAu層7は、N1か
らなる第四層金属層6が非常に酸化されやすいので、半
田のぬれ性を損わないように積層されたものである。
(低抵抗)を考慮して、第一層金属層3と第三M金!U
Nsとのバリアメタルとなっている6また、第四層金属
層6は、半田のダイレクトマウント用のメタルとなって
いる。なお、第四層金属層6−ヒのAu層7は、N1か
らなる第四層金属層6が非常に酸化されやすいので、半
田のぬれ性を損わないように積層されたものである。
このように構成された半導体装置20は、第2図に示す
如く、例えばヒートン/り21上に設けられたセラミッ
ク基板22上に半田層23を介して裏面電極9を装着す
ることができる。また、半導体装置20のAu層7上に
半田層23を介して他の半導体装置24を装着すること
ができる。ま九、半導体装置20の他のAu層2上にリ
ードフレームからのアルミボンディングfffA25を
取付けることができる。このような構成の半導体装置2
0の組立てを実現できるので、アセンブリ工程を節略化
し、不要なアルミボンディング線を廃止し、セラミック
基板22を縮小化すると共に、エンキャップ材及びモー
ルド材の使用量を少なくして$4iコストを低減させる
ことができる。
如く、例えばヒートン/り21上に設けられたセラミッ
ク基板22上に半田層23を介して裏面電極9を装着す
ることができる。また、半導体装置20のAu層7上に
半田層23を介して他の半導体装置24を装着すること
ができる。ま九、半導体装置20の他のAu層2上にリ
ードフレームからのアルミボンディングfffA25を
取付けることができる。このような構成の半導体装置2
0の組立てを実現できるので、アセンブリ工程を節略化
し、不要なアルミボンディング線を廃止し、セラミック
基板22を縮小化すると共に、エンキャップ材及びモー
ルド材の使用量を少なくして$4iコストを低減させる
ことができる。
なお 32図中24aは他の半導体装置24を構成する
コレクタN領域、24bはコレクタN−領域、24Cは
ベース領域、24dはエミッタ領域、26は、実施例の
ものと同様の第一層〜第四層からなる本発明の多層電極
構造を示している。
コレクタN領域、24bはコレクタN−領域、24Cは
ベース領域、24dはエミッタ領域、26は、実施例の
ものと同様の第一層〜第四層からなる本発明の多層電極
構造を示している。
因みに、第2図に示した半導体装flt20の組立て構
造によるものでは、同様の機能を備えた従来の構造のも
のに比べて、セラミック基板220面積を約1/2に縮
小し、エンキャップ材及びモールド材の使用量を約50
%削減して、コストパフォーマンスを約40%低減でき
ることが実験的に1誌されている。
造によるものでは、同様の機能を備えた従来の構造のも
のに比べて、セラミック基板220面積を約1/2に縮
小し、エンキャップ材及びモールド材の使用量を約50
%削減して、コストパフォーマンスを約40%低減でき
ることが実験的に1誌されている。
また、本発明の多層゛ば極構造を有するトランジスタと
、バイポーラICを所定の素子上に装着したパイグリッ
ド構造のものを組立てることも可能である。同様に本発
明の多層成極構造を有するトランジスタ、ダイオード、
P−MOSの少なくとも1つの素子上に、トランジスタ
、ダイオード、P−N08、バイポーラIC%MU8L
SIを接続したへイブリッド構造を組立てることも可能
である。
、バイポーラICを所定の素子上に装着したパイグリッ
ド構造のものを組立てることも可能である。同様に本発
明の多層成極構造を有するトランジスタ、ダイオード、
P−MOSの少なくとも1つの素子上に、トランジスタ
、ダイオード、P−N08、バイポーラIC%MU8L
SIを接続したへイブリッド構造を組立てることも可能
である。
[−発明の効果コ
以上説明した如く、本発明に係る半導体装置によれば、
アセンブリ工程を簡略化し、アルミボンディング紗の廃
止、セラミック基板の縮小化、エンキャップ材及びモー
ルド材の使装置の削減を達成して製造コストを低減させ
ることができるものである。
アセンブリ工程を簡略化し、アルミボンディング紗の廃
止、セラミック基板の縮小化、エンキャップ材及びモー
ルド材の使装置の削減を達成して製造コストを低減させ
ることができるものである。
第1図は、本発明の概略イ3成を製造工程に従って示す
説明図、第2図は、本発明の効果を示す説明図である。 !・・・半導体基板、Z8・・・コレクタN 領域、1
b…コレクタN 領域、1c・・・ベース領域、Id・
・・エミッタ領域、2・・・絶縁膜、2a、2b・・・
コンタクトホール、3・・・第一1−金IA層、4・・
・第二層金属層、5・・・第三層金属島、6・・・k5
四層金属層、2・・・AuQ、8・・・プラズマ84.
N、膜、9・・・裏面電極、20・・・半導体装置。
説明図、第2図は、本発明の効果を示す説明図である。 !・・・半導体基板、Z8・・・コレクタN 領域、1
b…コレクタN 領域、1c・・・ベース領域、Id・
・・エミッタ領域、2・・・絶縁膜、2a、2b・・・
コンタクトホール、3・・・第一1−金IA層、4・・
・第二層金属層、5・・・第三層金属島、6・・・k5
四層金属層、2・・・AuQ、8・・・プラズマ84.
N、膜、9・・・裏面電極、20・・・半導体装置。
Claims (1)
- 半導体基板上の所定領域上に形成され、Al、Pt、M
oSi_2、Mo、TiN、TiC、TaN、TaC、
HfN、ZrN、ZrCの少なくとも何れか一種からな
る第一層金属層と、該第一層金属層上に形成され、Ta
、Ti、V、Cv、Zr、Hf、の少なくとも何れか一
種からなる第二層金属層と、該第二層金属層上に形成さ
れ、TiN、TiC、TaN、TaC、HfN、HfC
、ZrN、ZrCの少なくとも何れか一種からなる第三
層金属層と、該第三層金属層上に形成され、Ni、Co
、Sn、Cu、Fe、Ag、Auの少なくとも一種から
なる第四層金属層とを具備することを特徴とする半導体
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61072859A JPS62229973A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61072859A JPS62229973A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62229973A true JPS62229973A (ja) | 1987-10-08 |
Family
ID=13501495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61072859A Pending JPS62229973A (ja) | 1986-03-31 | 1986-03-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62229973A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5294486A (en) * | 1990-10-22 | 1994-03-15 | International Business Machines Corporation | Barrier improvement in thin films |
JP2011049382A (ja) * | 2009-08-27 | 2011-03-10 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2014232859A (ja) * | 2013-04-30 | 2014-12-11 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2015070026A (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
CN109449271A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-03-08 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种具有焊料电极的led芯片及其制作方法 |
-
1986
- 1986-03-31 JP JP61072859A patent/JPS62229973A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5294486A (en) * | 1990-10-22 | 1994-03-15 | International Business Machines Corporation | Barrier improvement in thin films |
JP2011049382A (ja) * | 2009-08-27 | 2011-03-10 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2014232859A (ja) * | 2013-04-30 | 2014-12-11 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
US9437525B2 (en) | 2013-04-30 | 2016-09-06 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2015070026A (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 豊田合成株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
CN109449271A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-03-08 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种具有焊料电极的led芯片及其制作方法 |
CN109449271B (zh) * | 2018-11-01 | 2024-04-16 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种具有焊料电极的led芯片及其制作方法 |
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