(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＮ層とＰ層で構成され、その角部がパッシベーション膜で被覆されてなるシリコン半導体素子本体の、先ず片面にアルミニウムを蒸着して主電極及びゲート電極を形成し、次にもう一方の面にアルミニウムを蒸着して主電極を形成した後、両方の主電極に対して、それぞれアルミニウムとシリコンからなる合金板を介して、それぞれモリブデンからなる熱応力緩衝板を取付けてなるチップ型半導体素子の製造方法において、前記両熱応力緩衝板のそれぞれの片面にアルミニウムを蒸着してアルミニウム層を形成し、このアルミニウム層を介しかつ５８０℃ないし６３０℃の温度範囲の還元性雰囲気中にて前記熱応力緩衝板を前記合金板に接着することを特徴とするチップ型半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ型半導体素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
チップ型半導体素子は、回路基板実装時に、はんだによる外部電極板と半導体素子との熱膨張係数の相違による熱応力が素子本体に加わらないようにするため、チップ型半導体素子の少なくとも片面に設けた電極に、モリブデンなどからなる熱応力緩衝板を取付けることがあり、その際、アルミニウムとシリコンからなる合金板を介して取付けることが既に提案されている。
【０００３】
すなわち、それは、例えば図４（ａ）にトライアックの構造断面図で示したようなチップ型半導体素子であって、図４（ｂ）は、その主要部の分解図である。
【０００４】
図４において、このチップ型半導体素子に係るトライアックは、シリコンからなる素子本体１０の片面（図の上面）に主にアルミニウムからなる電極１１，１２を有し、電極１２にはアルミニウムとシリコンからなる合金板１を介して熱応力緩衝板としてのモリブデン板３０が取付けられ、かつ、素子本体１０のもう一方の面（図の下面）にも同様に、アルミニウムからなる電極１３にアルミニウムとシリコンからなる合金板２を介して熱応力緩衝板としてのモリブデン板３１が取付けられているものである。
【０００５】
ユーザ側では、このトライアックを回路基板等に実装する際に、モリブデン板３０，３１を、図示しないが銅からなる外部電極板にそれぞれ低温（融点１８０℃）はんだにより取付け、また電極１１にはアルミニウムからなるワイヤ（ゲートリード）をボンディングする。ここに、モリブデン板３０，３１は、銅からなる外部電極板とシリコンからなる素子本体１０との熱膨張係数の相違による熱応力が素子本体１０に加わらないようにする。
【０００６】
即ち、このモリブデン板３０，３１は、素子本体１０のシリコンとの熱膨張係数が近似しているので、はんだ付け時の熱処理で熱応力緩衝作用をし、これによって素子本体１０に歪みを与えることなく外部電極と安定なはんだ付けができるのである。
【０００７】
なお、モリブデン板３０，３１の外側面には、ユーザでの外部電極（図示していない）とのはんだ付けを有利にするために、ニッケル層３，４が設けられている。
【０００８】
なお又、素子本体１０は、複数のＮ層とＰ層で構成され、その角部はガラスによるパッシベーション膜１５で被覆されているものである。
【０００９】
このようなトライアックの製造方法については、図５のブロック工程図に基づいて説明すると、
（１）先ず、モリブデンからなる２個の熱応力緩衝板３０，３１の片面にニッケルを蒸着してニッケル層３，４を形成する、
（２）複数のＮ層とＰ層で構成され、その角部がパッシベーション膜で被覆されてなる半導体素子本体１０の、先ず片面にアルミニウムを蒸着して主電極１２及びゲート電極１１を形成し、
（３）次に、前記素子本体１０のもう一方の面にアルミニウムを蒸着して主電極１３を形成した後、
（４）両方の主電極１２，１３に対して、それぞれアルミニウムとシリコンからなる合金板１，２を介して、それぞれモリブデンからなる熱応力緩衝板３０，３１を取付け接着する。
【００１０】
ここで、前記取付け接着は、６９０℃ないし７３０℃の温度範囲の還元性雰囲気中で行われる。
【００１１】
また、前記両熱応力緩衝板３０，３１の片面には、ユーザ側でのはんだ付け性を良くする為にニッケル層が形成されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のチップ型半導体素子の製造方法では、アルミニウムとシリコンからなる合金板１，２と熱応力緩衝板としてのモリブデン板３０，３１の接着は、アルミニウムとシリコンからなる合金板１，２とシリコンからなる素子本体１０のアルミニウム電極１２，１３を接着する際の接着温度６９０℃の還元性雰囲気炉中で行われるので、高温によってシリコン半導体素子本体１０の耐圧が低下する問題がある。
【００１３】
そこで、接着温度を６９０℃よりも低くしなければならない。
【００１４】
一方、アルミニウムとシリコンからなる合金板１，２の共晶温度は５８０℃であるから、接着に必要な最低温度は５８０℃と見て、これにできるだけ近い温度まで下げられないか検討する必要がある。
【００１５】
そこで、発明者は温度６９０℃から５８０℃までのいくつかの温度レベルについて実験を重ねた。
【００１６】
しかしながら、接着温度を低くすればするほど合金板１，２とモリブデン板３０，３１の接着面にはボイドが生じて接着力が弱まり、現状のチップ型半導体素子の構造および製造方法では、半導体の耐圧も低下せず且つ合金板１，２とモリブデン板３０，３１との強固な接着は望めそうにもなく無理との結論に達した。
【００１７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、チップ型半導体素子の耐圧を低下させず且つアルミニウムとシリコンからなる合金板１，２と熱応力緩衝板としてのモリブデン板３０，３１とのそれぞれでの接着力を強固にできるチップ型半導体素子の製造方法を提案することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、複数のＮ層とＰ層で構成され、その角部がパッシベーション膜で被覆されてなるシリコン半導体素子本体の、先ず片面にアルミニウムを蒸着して主電極及びゲート電極を形成し、次にもう一方の面にアルミニウムを蒸着して主電極を形成した後、両方の主電極に対して、それぞれアルミニウムとシリコンからなる合金板を介して、それぞれモリブデンからなる熱応力緩衝板を取付けてなるチップ型半導体素子の製造方法において、前記両熱応力緩衝板のそれぞれの片面にアルミニウムを蒸着してアルミニウム層を形成し、このアルミニウム層を介しかつ５８０℃ないし６３０℃の温度範囲の還元性雰囲気中にて前記熱応力緩衝板を前記合金板に接着するチップ型半導体装置の製造方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明は、２個の熱応力緩衝板の片面にアルミニウムを蒸着し、次にそのアルミニウム層を介し、更に又還元雰囲気で接着温度５８０℃ないし６３０℃という、従来に比べて低い温度範囲で加熱接着される方法により、半導体素子本体に熱による耐圧低下を発生させず、かつ、前記熱応力緩衝板と、アルミニウムとシリコンからなる合金板を強固に接着することができる。
【００２０】
以下に、一実施の形態について、図１、図２を用いて詳しく説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態におけるチップ型半導体素子の製造方法の工程ブロック図である。
【００２２】
図２（ａ）は、同製造方法に基づいて製造されたチップ型半導体素子に係るトライアックの構造例を示す断面図で、（ｂ）は、その主要部の分解図である。
【００２３】
図２において、１，２はアルミニウムとシリコンからなる合金板、３，４はニッケル層、１０はシリコン半導体素子本体、１１はゲート電極，１２，１３は一対の主電極、１５はパッシベーション膜、３０，３１は熱応力緩衝板、５０，５１はアルミニウム層であって、前記シリコン半導体素子本体１０は、複数のＮ層とＰ層で構成され、その角部がガラスによるパッシベーション膜１５で被覆されていて、この素子本体１０の片面には、アルミニウムからなる主電極１２及びゲート電極１１が設けられていて、そのうちの主電極１２に対して、アルミニウムとシリコンとからなる合金板１を介して、モリブデンからなる熱応力緩衝板３０が取付けられ、同様に、前記素子本体１０のもう一方の面に設けられた前記主電極１３に、アルミニウムとシリコンからなる合金板２を介してモリブデンからなる熱応力緩衝板板３１が取付けられた構造になっている。
【００２４】
次に、図１に基づいて、上記のような構造のチップ型半導体素子の製造方法について説明する。
【００２５】
図１において、
（１）まず、モリブデンからなる２個の熱応力緩衝板３０，３１の片面にニッケルを蒸着してニッケル層３，４を形成し、
（２）次に、前記２個の熱応力緩衝板３０，３１の反対面にアルミニウムを蒸着してアルミニウム層５０，５１を形成し、
（３）次に、複数のＮ層とＰ層で構成され、その角部がガラスによるパッシベーション膜で被覆されてなるシリコン半導体素子本体１０の片面に、アルミニウムを蒸着してゲート電極１１及び主電極１２を形成し、
（４）次に、前記素子本体１０のもう一方の面に、アルミニウムを蒸着して主電極１３を形成し、
（５）次に、アルミニウム層５０，５１を介し、５８０℃ないし６３０℃の温度範囲の還元性雰囲気中で、２個の熱応力緩衝板３０，３１を合金板１，２に、かつ同時に合金板を電極１２，１３に接着する、
工程からなるものである。
【００２６】
本実施の形態では、シリコン半導体素子本体１０のサイズが９．２ｍｍ角で厚さ３６０μｍ、電極１２，１３の厚みは２〜１０μｍである。
【００２７】
また、モリブデンからなる熱応力緩衝板３０，３１の厚みは０．２〜０．５ｍｍ、片面のアルミニウム層５０，５１の厚みは２〜１０μｍである。
【００２８】
また、アルミニウムとシリコンからなる合金板１，２とを接着する条件の５８０℃ないし６３０℃の温度範囲で還元性雰囲気中について、下限温度の５８０℃以下になるとアルミニウムとシリコンの合金の共晶温度である５８０℃より低くなってしまうので、熱応力緩衝板３０，３１と、アルミニウムとシリコンからなる合金板１，２との接着はできない。
【００２９】
また、６３０℃以上では、半導体本体の耐圧低下が顕著になるので好ましくない。
【００３０】
このように本実施の形態のトライアックで構成したチップ型半導体素子の製造方法では、接着温度５８０℃ないし６３０℃の従来温度の６９０℃より低い温度条件でありながら、アルミニウムとシリコンからなる合金板１，２と熱応力緩衝板としてのモリブデン板３０，３１が強固に接着できる製造方法であることが確認された。このため半導体素子の耐圧劣化が生じる問題が解決し、安定したチップ型半導体素子を実現できるのである。
【００３１】
なお、以上の説明ではチップ型半導体素子本体にトライアックで構成したものを示したが、図３に示したようなサイリスタについても同様に実施可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明のチップ型半導体素子の製造方法は、半導体素子本体の両主電極に対して、それぞれアルミニウムとシリコンからなる合金板を介して、それぞれモリブデンからなる熱応力緩衝板を接着するに際し、アルミニウム層を介しかつ５８０℃ないし６３０℃の温度範囲の還元性雰囲気中で接着するから、合金板と熱応力緩衝板の接着力が強固なものである。
【００３３】
さらにまた、熱応力緩衝板と、アルミニウムとシリコンからなる合金板との接着条件が従来より１１０℃〜６０℃も低い温度範囲の還元性雰囲気中で行なわれるので、素子本体の耐圧低下も発生せず、安定な半導体素子を実現することのできる優れた製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるチップ型半導体素子の製造方法の工程図
【図２】同製法によって製造されるチップ型半導体素子に係るトライアック（３端子双方向性サイリスタ）で
（ａ）は構造断面図
（ｂ）は分解断面図
【図３】本発明の他の実施の形態におけるチップ型半導体素子に係わるサイリスタ（３端子一方向性サイリスタ）の構造断面図
【図４】既に提案されたチップ型半導体素子に係わるトライアックの構造断面図
（ａ）は構造断面図
（ｂ）は分解断面図
【図５】従来におけるチップ型半導体素子の製造方法の工程図
【符号の説明】
１，２  合金板
３，４  ニッケル層
１０  素子本体
１１，１２，１３  電極
１５  パッシベーション膜
３０，３１  熱応力緩衝板
５０，５１  アルミニウム層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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