(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップの対応する接続位置（１４、１６）にコレクタ電極、エミッタ電極およびゲートコントロール電極（２６、２８）をはんだ付けすることからなり、少なくともいくつかのエミッタ電極（２６）が、対応する接続位置にはんだ付けされる接続パッドを規定する突き出ている部分をその大きい面の１つに有する、導電材料のプレート（２０）の形態の単一の部品に作られている、集積回路ウエハ（１０）に取り付けられた絶縁ゲート型バイポーラトランジスタチップを電気接続する方法であって、
ゲートコントロール電極（２８）が、給電線路と結合され且つプレートの他の部分から絶縁される突き出ているパッドを、前記プレートに形成することによって作製され、該パッドが対応する接続位置にはんだ付けされることを特徴とする方法。
【請求項２】
接続位置（１４、１６）が金属層、特にアルミニウムで覆われており、
電極の接続位置（１４、１６）を脱酸素するステップと、
接続位置を酸化されないようにするための材料の層を脱酸素された接続位置に付着させるステップと、
はんだを接続位置に付着させるステップと、
突き出ている部分を接続位置に付けるよう、前記プレート（２０）を集積回路ウエハ（１０）に付着させるステップと、
プレートとウエハをリフローオーブンに置くステップとを、エミッタ電極をはんだ付けする前に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
接続位置を酸化されないようにするために使用される材料が、ニッケル、クロム、金、またはそれらの合金から選択されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
脱酸素ステップが、ウエハ（１０）を硝酸処理することから成ることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
ゲートコントロール電極（２８）の突き出ているパッドが、エミッタ電極（２６）を作製中に、作製されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記プレートが金属、特に、アルミニウムから成り、該金属の表面が陽極酸化されており、ゲートコントロール電極の作製が、
ゲートコントロール電極を形成するパッドの陽極酸化された面を覆う給電線路（３０）を、プレートの陽極酸化された表面を金属化することによって形成するステップと、
金属化された給電線路を陽極酸化することにより、金属化された給電線路を埋めるステップと、
陽極酸化された、金属化された給電線路のパッド上の部分を機械加工し金属化された給電線路を露出させるステップと、
パッドが酸化されないようにするための材料の層をパッドに付着させるステップとから成る複数のステップを含んでいることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
給電線路が薄いときに、陽極酸化によって給電線路を埋めることができるようにするために、給電線路を形成することから成るステップに続いて、金属層を給電線路に付着することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路ウエハに取り付けられた、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）チップを電気接続する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、そのような方法は、チップの対応する接続位置に、コレクタ電極、エミッタ電極およびゲートコントロール電極をはんだ付けすることから成る。
【０００３】
一般に、そのような電極は、電力供給源にそれぞれのトランジスタのゲートおよびエミッタを電気接続する導電ワイヤから成り、それらのワイヤは、ゲートおよびエミッタに超音波接合される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＧＢＴチップを接続するその技術には、多くの欠点がある。
【０００５】
まず、集積回路ウエハの大きい面の１つにはんだ付けされるワイヤがあるため、その面においてウエハを冷却する手段を使用できず、したがって、チップの数を増加させると、エミッタの供給電流が対応して増加し、発散される熱量が増すので、ウエハに取り付けることができるチップの数が制限される。
【０００６】
さらに、接合領域では、互いに接触している材料が、異なった膨張係数を一般に有していて、電極を破損する可能性のある必ずしも無視できるとは限らない機械的な応力を発生させる。
【０００７】
本発明の目的は、それらの欠点を克服することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明は、チップの対応する接続位置に、コレクタ電極、エミッタ電極およびゲートコントロール電極をはんだ付けすることからなる、集積回路ウエハに取り付けられた絶縁ゲート型バイポーラトランジスタチップを電気接続する方法であって、少なくともいくつかのエミッタ電極が、対応する接続位置にはんだ付けされる接続パッドを規定する突き出ている部品をその大きい面の１つに有する、導電材料のプレートの形態の単一の部品に作られることを特徴とする方法に関する。
【０００９】
さらに、本発明による電気接続方法は、個々にまたは技術的に可能な組み合わせで、以下の特徴を１つ以上有することができる。
【００１０】
接続位置が金属層、特にアルミニウムで覆われており、
電極の接続位置を脱酸素するステップと、
抗酸化材料の層を脱酸素された接続位置に付着させるステップと、
はんだを接続位置に付着させるステップと、
突き出ている部品を接続位置に付けるよう、前記プレートを集積回路ウエハに付着させるステップと、
プレートとウエハをリフローオーブンに置くステップとを、エミッタ電極をはんだ付けする前に含む。
【００１１】
抗酸化材料が、ニッケル、クロム、金、またはそれらの合金から選択される。
【００１２】
脱酸素ステップが、ウエハを硝酸処理することから成る。
【００１３】
エミッタ電極を作製中に、ゲート電極を通過させるための、電気絶縁材を挿入した穴を単一の部品に作る。
【００１４】
エミッタ電極を作製中に、給電線路と結合されプレートの他の部分から絶縁される突き出ているパッドを、前記プレートに形成することによってゲートコントロール電極を作製し、該パッドが対応する接続位置にはんだ付けされる。
【００１５】
前記プレートが、陽極酸化された金属、特にアルミニウムから成り、
ゲートコントロール電極を形成するパッドの陽極酸化された面を覆う導電層を金属化によって形成するステップと、
プレートの陽極酸化された面を金属化することによって、給電線路を形成するステップと、
金属化された給電線路を埋めるステップと、
抗酸化材料の層をパッドに付着するステップとから成る複数のステップからゲートコントロール電極が作製される。
【００１６】
給電線路を形成することから成るステップに続いて、金属層を給電線路に付着させる。
【００１７】
金属化された給電線路を埋めることから成るステップが、給電線路を陽極酸化することから成る。
【００１８】
添付の図面を参照して、単に例示として与えられる以下の記載により、別の特徴と利点が明らかになるだろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、全般的に参照符号１０によって表される集積回路ウエハを示す。
【００２０】
該ウエハは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタチップ（図示されず）が従来の技術によって作られるシリコンウエハから作られる従来のタイプのウエハから成る。
【００２１】
ウエハ１０は、下層のシリコンを絶縁するよう、ウエハ１０の大きな面の１つの大部分を覆っている、例えば、ポリアミドからなるパッシベーション層１２を有する。
【００２２】
パッシベーション層１２の途切れた領域は、エミッタ電極を接続するための１４などの一組の接続位置と、ゲートコントロール電極を接続するための接続位置１６とを定める。
【００２３】
従来のように、下層のシリコンを保護するために、接続位置１４および１６は、アルミニウムの層で覆われる。
【００２４】
ウエハ１０の裏側の大きな面には、コレクタ電極を構成する金属プレート１８が備えられる。
【００２５】
また、図２および３を参照すると、エミッタ電極およびゲートコントロール電極は、導電材料のプレート、例えば、アルミニウムのプレートの形態で単一の部品２０に作られる。
【００２６】
本発明への使用に適したいかなる他のタイプの材料からでもプレート２０を作ることができるが、以下の記載では、耐酸化性をもたせるべく陽極酸化されているアルミニウム、すなわち、アルミナの外層２２（図２および３）を有しているアルミニウムでそのプレートが作られていると仮定される。
【００２７】
集積回路ウエハ１０に面している、プレート２０の大きな面２４は、２６および２８などの１組の接続パッドを有する。接続パッド２６の内のいくつかのパッドが、エミッタ電極を構成し、その残りの接続パッド２８が、ゲートコントロール電極を構成する。それらの接続パッドは、ウエハ１０に作られた接続位置１４および１６にはんだ付けされる。
【００２８】
一部は明確にするために誇張されているが、図３から６を参照して、プレート２０の作製プロセスを詳細に記述する。
【００２９】
まず、図３を参照して、第１の作製段階は、その大きな面２４の１つに、エミッタ電極を形成する接続パッド２６と、ゲートコントロール電極を形成する接続パッド２８とを有する陽極酸化されたアルミニウムのプレート２０を形成することである。
【００３０】
上述のように、プレート２０は、該プレートを不活性にするよう、アルミナの陽極酸化されたパッシベーション層２２で外部を覆われている。
【００３１】
次に、ゲートコントロール電極を形成するパッド２８のための給電線路３０を形成するよう、そのパッシベーション層２２が局部的に金属化され、その給電線路３０がパッド２８を覆う。
【００３２】
導電体にするようにアルミニウムを改質するために、例えば、そのパッシベーション層２２を構成するアルミナを表面分解できるエキシマレーザ、または紫外線レーザを使ってその給電線路３０を作る。
【００３３】
次のステップでは、外部から給電線路３０を電気的に絶縁するために該給電線路を埋めるよう、該給電線路を陽極酸化する。
【００３４】
したがって、図４に示されるように、給電線路３０がアルミナ層３２で覆われているプレート２０が得られる。
【００３５】
変形実施形態として、給電線路３０のアルミニウムの厚さを十分保持したまま、給電線路３０を形成した後陽極酸化できるほど、パッシベーション層２２の厚さが十分ではないときは、パッシベーション層２２を金属化するステップの後、陽極酸化の前に、アルミニウム層を付着する。
【００３６】
次に、下層のアルミニウムを露出させるよう、プレート２０は、接続パッド２６および２８を機械加工する段階を受ける。したがって、給電線路を構成し、ゲートコントロールパッド２８を覆う金属層が、陽極酸化によって得られた２つの電気絶縁層の間に広がる、図５に示すプレート２０が得られる。
【００３７】
最後のステップは、さらに、接続パッドを接続位置１４および１６（図１）にはんだ付けできる抗酸化材料の層３４で接続パッド２６および２８を覆うことから成る。
【００３８】
例えば、抗酸化材料の層は、ニッケル、クロム、金、またはそれらの金属の合金から成る。
【００３９】
このようにして得られた、図６に示すプレート２０は、ＩＧＢＴチップエミッタに電流を供給する目的で、対応する接続位置１４にはんだ付けされる１組の一体化された接続パッド２６と、対応する接続位置１６にはんだ付けされるゲートコントロール電極を構成する接続パッド２８とを有している。
【００４０】
そのゲートコントロールパッド２８は、陽極酸化された層２２および３２によってプレート２０の他の部分から絶縁され、第２の陽極酸化された層３２によって自身がプレート２０の他の部分から絶縁されている給電線路３０と結合される。
【００４１】
集積回路ウエハ１０にプレート２０をはんだ付けするために、例えば、望ましくは、３０秒間、ウエハ１０を硝酸浴につけることによって、接続位置１４および１６をまず脱酸素すべきである。
【００４２】
抗酸化材料の層が、例えば、プレート２０の接続パッド２６および２８の酸化を防止できるよう使用される材料と同じ材料、すなわち、ニッケル、クロム、金または、それらの合金の層が、脱酸素された接続位置１４および１６に付着される。
【００４３】
そして、はんだ付けプリフォーム、例えば、ＳｎＰｂＡｇからなるプリフォームが接続位置１４および１６に付着される。
【００４４】
プレート２０の接続パッド２６および２８を集積回路ウエハ１０の対応する接続位置１４および１６に押し付けるように、プレート２０をウエハ１０の上に置いた後に、アセンブリをはんだ付けする目的のために、それらを組み合わせたものをオーブン内に置く。
【００４５】
好ましくは、プレート２０を集積回路ウエハ１０にはんだ付けするときに同時に、コレクタ電極を構成する金属プレート１８をはんだ付けすることに注意すべきである。
【００４６】
理解できるように、プレートと一体化され且つプレートの他の部分から絶縁されたゲートコントロール電極の可能性を保ちながら、エミッタ電極が単一部品に作られていることから、記載した本発明によって、ＩＧＢＴチップのエミッタに数百アンペアまでの比較的大電流を供給することができる。
【００４７】
しかしながら、変形形態として、図７に示されるように、電極（図示されない）が通過できるよう、電気絶縁材料を挿入した孔３６をプレート２０に作ることによって、エミッタ電極から離れているゲートコントロール電極をはんだ付けするためのアクセスを提供することができる。
【００４８】
上述のプレートの記載から理解できるように、接続パッド２６および２８の裏側のプレート２０の大きい面に、適切な冷却手段を備えることができて、したがって、プレート２０に比較的大きい供給電流を流すことができるので、ウエハ１０と一体化されるチップの数を大幅に増加させることができる。
【００４９】
例えば、冷却剤、例えば、脱イオン水が循環されるチャンネル形態で冷却手段を構成できる。
【００５０】
最後に注目すべきは、市販の集積回路ウエハに、エミッタ電極およびゲートコントロール電極を形成するプレートをはんだ付けすることができることである。
【００５１】
本発明は、記載した実施形態に限定されない。実際に、別の技術を使って、特に、適切な電気絶縁被覆を付着することによって、給電線路のいずれかの側に広がる絶縁層を作製できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＩＧＢＴトランジスタと、エミッタ電極およびゲートコントロール電極を定めるプレートとを備えた集積回路ウエハの概略透視図である。
【図２】図１のプレートの平面２−２の断面図である。
【図３】ゲートコントロール電極およびエミッタ電極を作製する様々なステップを示す、図１のプレートの平面３−３の断面図である。
【図４】ゲートコントロール電極およびエミッタ電極を作製する様々なステップを示す、図１のプレートの平面３−３の断面図である。
【図５】ゲートコントロール電極およびエミッタ電極を作製する様々なステップを示す、図１のプレートの平面３−３の断面図である。
【図６】ゲートコントロール電極およびエミッタ電極を作製する様々なステップを示す、図１のプレートの平面３−３の断面図である。
【図７】図１のプレートの別の実施形態の概略透視図である。
【符号の説明】
１０  集積回路ウエハ
１２  パッシベーション層
１４、１６  接続位置
１８  金属プレート
２０  プレート
２６  パッド
２８  ゲートコントロール電極
２２  電気絶縁層
３０  給電線路
３２  第２の電気絶縁層
３４  抗酸化材料の層
【図１】
0003671123.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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