(54)【考案の名称】金属箔配線による半導体装置

(73)【実用新案権者】有限会社ディアックス

(72)【考案者】【考案者】

[fig000002]
【選択図】図1

【概要説明】

【分野】

【0001】
本考案は、半導体装置の配線構造に関し、ワイヤボンディングの代わりに金属箔配線を使用する半導体装置である。

【従来の技術】

【0002】
半導体素子を実装基板、あるいは外囲器などにマウントして配線を行う場合、ワイヤボンディングやリボンボンディングが一般に行われている。ワイヤやリボンが半導体素子の電極に接合するためには適度な荷重と加熱と超音波を併用することになる。材質がアルミの場合には荷重と超音波を使用し、金の場合には加熱も併用しなければ接合しない。配線抵抗を小さくする、あるいは耐電流容量のためにはワイヤ径を大きくしたり、リボンを使用するが、これらの場合には大きな接合エネルギーが必要となる。半導体素子が荷重や超音波のストレスに弱い場合には、半導体素子が割れたり、微小なクラックが発生し信頼性を著しく低下させてしまうので、接合エネギーが小さくて済む細いワイヤを多数打つことも行われる。しかしワイヤが外れるなどの不具合の確率は高くなる。
【0003】
電源用パワー半導体装置などでは外部リード端子をトランジスタの電極に直接に接合することも行われている。また電気的な接続を確実にするためにリード端子に金ボールや共晶半田ボールを形成しトランジスタの電極に接合する場合もある(特許文献1)。この場合、接合の確実性だけを目的としているので電極に一個のボール、バンプを形成する。接合は熱圧着が基本であるが、金ボールの接合には高い温度と荷重が必要であり、適用できる半導体素子は限られる。
【0004】
半導体については、SiC結晶のように耐熱性があって機械強度の強いものがある一方で、GaAsのような化合物半導体はSiに比べても弱いとされる。特許文献2には、集光型発電装置に使用する化合物半導体系の太陽電池セル(図4)が示されている。図に示されているように太陽電池セルは薄層のヘテロ接合が多重積層された構造であり、外部応力、内部応力に対してクラックなどの損傷を受け易い素子である。従って金属箔(図5(a)(b)の58)を配線として使用し、金属箔58と太陽電池セルの電極42とは低温共晶半田でロウ付けしている。ロウ付けに際しては荷重も超音波も不要であり、温度は無鉛半田の場合に230−250℃で接合できる。しかし共晶半田は共晶温度で溶融するため、半田垂れによるショート不良や揮発フラックスの汚れが伴うため対策が必要である(特許文献3)。金属箔は配線抵抗を下げるために有効であるが、半導体装置を歩留良く製作することは難しい。
【0004】
一方で銅膜の接合が低温、低加圧の条件で実現できる技術が報告されている(非特許文献1)。銅は酸化し易い金属であるため、ギ酸を使用して酸化膜を除去し、接合面の平坦性を確保すれば200℃、10MPaで接合が可能である。この場合、加熱、加圧のみで超音波は不要である。しかし10MPaの圧力は化合物半導体素子にとって応力歪をもたらすことが想定でき、適用し難い。
【0005】

【効果】

【0010】
以上説明したように本考案によれば、特に耐熱性が低く、機械的強度の弱い半導体素子にも損傷を与えることなく電気抵抗を小さくでき、信頼性の高い半導体装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】(a) 本考案の実施形態に係る半導体装置の外観図を示す。(b) (a)の断面図を示す。
【図2】図1(a)の構成図を示す。
【図3】銅箔配線を接合する時の模式図を示す。
【図4】集光型太陽電池セルの概略断面図を示す。
【図5】(a) 実装形態を示す平面図である。(b) (a)の断面図である。

(57)【要約】

【課題】脆弱で耐熱性の低い半導体素子や実装基板であっても配線抵抗を小さく、かつ安全に製作することのできる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体素子の電極と実装基板の電極を金属箔で電気的に接続した半導体装置であって、夫々の電極への接続は金属箔をエッチングして形成した複数のバンプの接合により為され、金属箔は金、銀、銅、ニッケルのいずれかの金属であることを特徴とする。


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