(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐｎ接合を有するメサ型半導体チップの両主面に、リードのヘッダ部が前記半導体チップの最大寸法より大きいヘッダ付きのリードをろう付けし、エッチングした側面をパッシベーション膜で被い、トランスファーモールドしてなるメサ型半導体装置において、
前記半導体チップのエッチング後の寸法は約０．３７ｍｍ角〜約０.３９ｍｍ角であり、
前記リードのヘッダ部と前記半導体チップとの間の段差の最大部分は、半導体チップの厚さより小さく、かつ０．２ｍｍより小さいことを特徴とするメサ型半導体装置。
【請求項２】
チップ側面のエッチング量とチップ厚との比率（エッチング量／チップ厚）を０．２５以下とすることを特徴とする請求項１に記載のメサ型半導体装置。
【請求項３】
チップ側面のエッチング量が６０μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載のメサ型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、民生、産業分野での電源・音声回路、フライバックトランス、電子レンジ、レントゲンおよび自動車のイグニッションシステム等の高圧整流回路等に使用される、メサ型ダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ｐｎ接合が半導体基板の側面に露出しているメサ型半導体装置、特にメサ型ダイオードは、製造のし易さから、民生、産業分野での電源・音声回路、フライバックトランス、電子レンジ、レントゲン装置等の高圧整流回路等に広く使用されている。数ｋＶ〜２０ｋＶの高圧電源整流用等には、ダイオードチップを積層した高圧シリコンダイオードが用いられている。
【０００３】
図１（ａ）はメサ型ダイオードの一例の断面図である。
図において、１はメサ型のダイオードチップ、５はリードであり、２はその間を接合する鉛−錫系のろう材である。３は表面保護用のパッシベーション層、４は例えばエポキシ樹脂のモールド樹脂である。図１（ｂ）、（ｃ）はダイオードチップの平面図であり、このように角チップの場合と、丸チップの場合とがある。リード５のヘッダー部５ａは通常丸型で、チップの保護、熱放散等の目的でダイオードチップ５の最大寸法（角チップなら対角長）より大きくしている。例えばチップが０．５ｍｍ角のとき、ヘッダー部５ａの直径は０．９ｍｍである。
【０００４】
図１のメサ型ダイオードは、ダイオードウェハの製作→メタライズ→ダイシング→ダイオードチップ１のエッチング→ダイオードチップ１とリード５との接合→パッシベーション層３の塗布→樹脂モールドという工程で製造される。
図２（ａ）は高圧シリコンダイオードの断面図である。１〜５は図１と同じである。ただし高圧シリコンダイオードでは、ダイオードチップ１同士を接合するろう材２ａがはさまれている。このろう材２ａは、端のろう材２と組成を変えることがある。この場合も図２（ｂ）、（ｃ）のように、角チップの場合と、丸チップの場合とがある。また、リード５のヘッダー部５ａは通常丸型で、ダイオードチップ１より大きい。製造工程においてダイオードチップ１をエッチングする工程があるので、ダイオードチップ１間のろう材２ａは、ダイオードチップ１からはみ出した形になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような高圧整流回路で使用されているダイオードに速い立ち上がりの逆電圧（逆サージ電圧）がかかる場合がある。
逆サージ電圧がかかった時、ダイオードを破壊させないために次のような対策を講じて逆サージ耐量の向上を図ってきた。
【０００６】
▲１▼ダイオードの耐圧を上げる。
▲２▼ダイオードチップのｎベース層（またはｐベース層）の比抵抗を下げる。
▲３▼ｎベース層（またはｐベース層）の厚さを厚くし、かつアバランシェ型のダイオードチップとする。
しかし、現状の高耐圧ダイオードは未だ十分な逆サージ耐量を有しているとはいえない。
【０００７】
特性解析の結果、逆サージ耐量を向上させるためには、ダイオードチップの設計だけでなく、パッシベーション層に未塗布部やボイドがないこと、均一に必要な厚さ以上に塗られていること、及び密着性が良いこと等が重要であることがわかった。パッシベーション層に未塗布部分やボイドができると、パッシベーション層本来の能力より絶縁性能が大きく落ちるため、逆サージ耐量の最も弱いチップ表面での絶縁性能が支配的になるのであろう。
【０００８】
本発明の課題は、パッシベーション層の塗布を均一で密着性が高いものとすることにより、更に高い逆サージ耐量を有するメサ型半導体装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
パッシベーション層の密着性に影響する因子としては、▲１▼ダイオードチップの寸法とリードのヘッダー部との間の段差、▲２▼ハンダ突起部とチップとの段差、▲３▼パッシベーション用絶縁材の粘度が考えられる。
▲１▼の差が大きいと、ダイオードチップとリードのヘッダーとの接合部近傍のパッシベーション層の密着性および均一性が悪く、未塗布部やボイドが発生する場合がある。特にダイオードチップが一枚のメサ型ダイオードの場合は、パッシベーション層が二つのヘッダー間で、ブリッジ状になり、チップ表面への濡れが不十分となり、未塗布部或いはボイドの発生する可能性が高くなる。▲２▼の段差が大きいと、やはりダイオードチップとろう材との接合部近傍にボイドが発生する場合がある。▲３▼の粘度が大きいと、ボイドやブリッジの発生を増加させる。
【００１０】
▲３▼の絶縁材の粘度については、作業性等から現在使用中のものと大幅に変えることは困難である。従って、これまでのものをそのまま使い、パッシベーション層の濡れ状況についてヘッダ直径と、エッチング量を変える実験をおこない、次の結論を得た。
▲１▼の段差については、ダイオードチップの厚さが０．２ｍｍ以上の場合、段差０．２ｍｍ以下であれば、ブリッジは殆ど起きない。いいかえるとダイオードチップの厚さより深い段差をつくると危険ということになる。
【００１１】
▲２▼の段差については、６０μｍ以下のグループでは、それ以上のグループに比べややボイドが減少する傾向が見られた。ダイオードチップの厚さとの比較でいうとダイオードチップの厚さに対するエッチング量の比率（エッチング量／チップ厚）を０．２５以下とすることがよい。
以上から上記課題解決のための手段としては、ｐｎ接合を有するメサ型半導体チップの両主面にヘッダ付きのリードをろう付けし、エッチングした側面をパッシベーション層で被い、トランスファーモールドしてなるメサ型半導体装置において、リードのヘッダー部が半導体チップの最大寸法より大きく、かつヘッダー部と半導体チップとの間の段差の最大部分が、半導体チップの厚さより小さくするものとする。
【００１２】
絶対値的には、段差の最大部分が、０．２ｍｍより小さいことがよい。
また、チップ側面のエッチング量とチップ厚との比率（エッチング量／チップ厚）を０．２５以下とするものとする。
絶対値的には、チップ側面のエッチング量が６０μｍより少なくすることがよい。
【００１３】
そのようにすれば、パッシベーション層の未塗布部やボイドを少なくし、あるいは密着性、均一性を向上させることができる。また、半導体チップ表面の絶縁性能をパッシベーション膜本来の能力に近づけることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
［実施例１］
比抵抗１５〜４０Ωｃｍ、厚さ２４０μｍのｎ型シリコン基板に、一面からアクセプタ不純物であるほう素を拡散してｐ+ アノード層を、他面からドナー不純物である燐を拡散してｎ+ カソード層を形成する。この時、予め一面にアクセプタ不純物を含んだソースを塗布し、他面にドナー不純物を含んだソースを塗布し、その後熱拡散をおこなうことにより、ほぼ等しい厚さのｐ+ アノード層およびｎ+ カソード層が得られ、工程時間が短縮できる。その後、ライフタイムキラーとして白金を拡散したダイオードウェハを作製する。
【００１５】
そのダイオードウェハにニッケルめっきをし、熱処理後、鉛を主成分とするろう材により、複数枚（例えば１２枚）のダイオードウェハを積み重ねて接合し、更にその両端に融点の低い半田を接合した後、ワイヤーソーにより０．５ｍｍ角に切断して正方形の底面をもつ積層ダイオードの柱状体を作製する。
切断時の歪みを除去するために、柱状体の側面を化学薬品で約６５μｍエッチングした後、柱状体の両端にヘッダー直径０．７０ｍｍのリードを接合し、更に柱状体の側面にポリイミド（粘度６０±２０ｃｐｓ）を塗布およびキュアをおこない、エポキシ樹脂にて封止した。
【００１６】
本実施例の高圧シリコンダイオードは、へッダー部直径が０．９ｍｍである従来の高圧シリコンダイオードに比べて、逆サージ耐量が平均で約１５％増大した。
へッダー部直径が０．９ｍｍの従来の高圧シリコンダイオードでは、ヘッダ部との段差は最大で０．２６５ｍｍであったのに対し、この実施例の場合、０．５ｍｍ角にダイシングしたダイオードチップを約６５μｍエッチングしたので、約０．３７ｍｍ角となり、直径０．７ｍｍのヘッダ部との段差は最大で０．１６５ｍｍであり、０．２ｍｍより小さく、もちろんダイオードチップの厚さより小さく、パッシベーション層の密着性が向上することが考えられる。
【００１７】
［実施例２］
柱状体の側面エッチング量を約５５μｍとした以外は、実施例１と全く同様にして高圧シリコンダイオードを作製した。
本実施例の高圧シリコンダイオードは、従来の高圧シリコンダイオードに比べて、逆サージ耐量が平均で約２０％増大した。実施例１との差は、エッチング量を少なくした効果と考えられる。
【００１８】
この実施例の場合、側面エッチング量の約５５μｍは、ダイオードチップの厚さ２４０μｍに対する比が０．２３となり、０．２５より小さい。従来の高圧シリコンダイオードでは、エッチング量が約６５μｍで、比は０．２７であった。以上積層した高圧シリコンダイオードの実施例のみを示したが、前項において述べたようにダイオードチップが１枚のメサ型ダイオード、あるいはメサ型であれば、他の半導体装置においても、パッシベーション層の密着性が向上することから、大きな効果が期待できる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、メサ型半導体チップの両主面にヘッダ付きのリードをろう付けし、エッチングした側面をパッシベーション層で被い、トランスファーモールドしてなるメサ型半導体装置において、ヘッダー部と半導体チップとの間の段差の最大部分を、半導体チップの厚さより小さく、例えば０．２ｍｍ以下とし、またチップ側面のエッチング量を制限することによって、パッシベーション層に未塗布部やボイドがなく、均一に必要な厚さ以上に塗られる結果、逆電圧サージ耐量が大幅に向上したメサ型半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はメサ型ダイオードの一例の断面図、（ｂ）、（ｃ）は角型、丸型ダイオードチップの平面図
【図２】（ａ）は高圧シリコンダイオードの一例の断面図、（ｂ）、（ｃ）は角型、丸型ダイオードチップの平面図
【符号の説明】
１    ダイオードチップ
２    ろう材
２ａ  ろう材
３    パッシベーション層
４    モールド樹脂
５    リード
５ａ  ヘッダー部
【図１】
0003639420.tif 000002
【図２】
0003639420.tif 000003