JPH065546A - ろう付け接合構造および接合方法 - Google Patents
ろう付け接合構造および接合方法Info
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- JPH065546A JPH065546A JP5045246A JP4524693A JPH065546A JP H065546 A JPH065546 A JP H065546A JP 5045246 A JP5045246 A JP 5045246A JP 4524693 A JP4524693 A JP 4524693A JP H065546 A JPH065546 A JP H065546A
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、シリコンと高融点金属との接合に
際し、接触抵抗が低くかつ強固で信頼性の高い接合を行
うことのできるろう付け構造およびその接合方法を提供
することを目的とする。 【構成】 シリコンディスク（２１）をモリブデンディ
スク（２２）に接合するための接合構造で、ケイ化チタ
ン層（２０）とアルミニウム−シリコンろう層（２３）
を備える。ケイ化チタンは、シリコンディスク上にチタ
ン層を付着し、シリコンディスクとチタンを約５５０℃
に加熱し、ケイ化チタンの形成を促進させることによっ
て形成される。その後、ろうディスクがシリコンとモリ
ブデン両ディスク間において約６９０℃で圧縮され、ろ
うをケイ化チタン層とモリブデンディスクとに融着す
る。ろう付け中、ケイ化チタン層がシリコンディスクの
溶解を防ぐため、シリコン内の拡散分布形状が乱されな
い。
際し、接触抵抗が低くかつ強固で信頼性の高い接合を行
うことのできるろう付け構造およびその接合方法を提供
することを目的とする。 【構成】 シリコンディスク（２１）をモリブデンディ
スク（２２）に接合するための接合構造で、ケイ化チタ
ン層（２０）とアルミニウム−シリコンろう層（２３）
を備える。ケイ化チタンは、シリコンディスク上にチタ
ン層を付着し、シリコンディスクとチタンを約５５０℃
に加熱し、ケイ化チタンの形成を促進させることによっ
て形成される。その後、ろうディスクがシリコンとモリ
ブデン両ディスク間において約６９０℃で圧縮され、ろ
うをケイ化チタン層とモリブデンディスクとに融着す
る。ろう付け中、ケイ化チタン層がシリコンディスクの
溶解を防ぐため、シリコン内の拡散分布形状が乱されな
い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン部材と高融点
金属を含む部材との間のろう付け接合構造、及びかかる
接合構造を形成する方法に関する。本発明は例えば、半
導体デバイスの製造で使用可能である。
金属を含む部材との間のろう付け接合構造、及びかかる
接合構造を形成する方法に関する。本発明は例えば、半
導体デバイスの製造で使用可能である。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイス、特に高出力用半導体デ
バイスの製造においては、シリコン素材の半導体を、例
えば銅など熱伝導性の高い金属製のヒートシンクへ結合
するのが望ましいことがよくある。このような結合時に
発生するおそれのある熱応力を軽減するため、従来例え
ばモリブデンなどの高融点金属からなる中間部材を、シ
リコン素材の半導体と高熱伝導性金属のヒートシンクと
の間に接合している。シリコンと高融点金属部材は、通
常ディスク状をなしている。
バイスの製造においては、シリコン素材の半導体を、例
えば銅など熱伝導性の高い金属製のヒートシンクへ結合
するのが望ましいことがよくある。このような結合時に
発生するおそれのある熱応力を軽減するため、従来例え
ばモリブデンなどの高融点金属からなる中間部材を、シ
リコン素材の半導体と高熱伝導性金属のヒートシンクと
の間に接合している。シリコンと高融点金属部材は、通
常ディスク状をなしている。
【０００３】シリコンディスクおよびモリブデンディス
クを一体接合するためのろう付け金属としてアルミニウ
ムが長い間使われてきており、この場合のろう付けはア
ルミニウムとシリコンの共融温度（５７７℃）よりわず
かに高い温度で行われていた。アルミニウムは純粋なも
のを用いてもよいが、一般に共融組成である１１．７重
量％のＳｉ比率で初めからシリコンを含んでいてもよ
い。ろうとして共融組成物を用いるより純粋なアルミニ
ウムを用いた方がより溶解し易いるが、通常いずれの場
合にもろう付け工程中、シリコンディスクの表面から素
材が溶解する。
クを一体接合するためのろう付け金属としてアルミニウ
ムが長い間使われてきており、この場合のろう付けはア
ルミニウムとシリコンの共融温度（５７７℃）よりわず
かに高い温度で行われていた。アルミニウムは純粋なも
のを用いてもよいが、一般に共融組成である１１．７重
量％のＳｉ比率で初めからシリコンを含んでいてもよ
い。ろうとして共融組成物を用いるより純粋なアルミニ
ウムを用いた方がより溶解し易いるが、通常いずれの場
合にもろう付け工程中、シリコンディスクの表面から素
材が溶解する。
【０００４】別の効果として、アルミニウム−シリコン
合金のシリコン部分とモリブデン表面との間で反応が生
じ、その結果二ケイ化モリブデンの界面層が形成され
る。この界面層の形成は、アルミニウム−シリコン合金
のうち界面近くにおけるシリコン部分の一部を奪い取
り、それに伴う濃度勾配によって、シリコンディスクの
表面からモリブデンの表面へとシリコンが輸送される。
こうしたシリコンディスク表面のさらなる溶解は一般的
に望ましくなく、特にその溶解が一様でないという傾向
がよく見られ、そうした場合シリコン表面が階段状ある
いはスパイク状に侵食されてしまう。
合金のシリコン部分とモリブデン表面との間で反応が生
じ、その結果二ケイ化モリブデンの界面層が形成され
る。この界面層の形成は、アルミニウム−シリコン合金
のうち界面近くにおけるシリコン部分の一部を奪い取
り、それに伴う濃度勾配によって、シリコンディスクの
表面からモリブデンの表面へとシリコンが輸送される。
こうしたシリコンディスク表面のさらなる溶解は一般的
に望ましくなく、特にその溶解が一様でないという傾向
がよく見られ、そうした場合シリコン表面が階段状ある
いはスパイク状に侵食されてしまう。
【０００５】さらに、シリコン中のドーパントであるア
ルミニウムは、ｎ形の逆ドーパント（例えばリン）の合
計濃度が接触面においてほぼオーミック特性を維持する
のに充分でないと、シリコン内の電子バンド構造の縮退
により、シリコンと実質上ｐ形接触を形成する。そのた
め、許容可能なドーパントの分布及びシリコンとアルミ
ニウム−シリコン合金の境界における前述したような合
金侵食（溶解）効果に対する両方の制約を組み合わせる
ことが必要になる。特に、シリコン内のドーパントが微
細且つ厳密な分布形状を含んでいる場合、合金境界面に
おける凹凸（スパイク）箇所で、そのような分布形状が
アルミニウム−シリコンろう中への溶解によって失われ
ないことが重要である。
ルミニウムは、ｎ形の逆ドーパント（例えばリン）の合
計濃度が接触面においてほぼオーミック特性を維持する
のに充分でないと、シリコン内の電子バンド構造の縮退
により、シリコンと実質上ｐ形接触を形成する。そのた
め、許容可能なドーパントの分布及びシリコンとアルミ
ニウム−シリコン合金の境界における前述したような合
金侵食（溶解）効果に対する両方の制約を組み合わせる
ことが必要になる。特に、シリコン内のドーパントが微
細且つ厳密な分布形状を含んでいる場合、合金境界面に
おける凹凸（スパイク）箇所で、そのような分布形状が
アルミニウム−シリコンろう中への溶解によって失われ
ないことが重要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図３は、前述した従来
例の構造を用いて形成された接合構造の典型的な断面を
示している。シリコンディスク１が、アルミニウム−シ
リコンろう層３によってモリブデンディスク２に取り付
けられた状態で示してある。拡散されたシリコンディス
ク１内へのろう層３の侵入は、参照番号４で示すように
不規則に凸凹であることが分かる。例えばｎ+ 形領域５
のように一部の小領域では、シリコンの溶解によって生
じた侵入深さがシリコンディスク内における拡散分布形
状をひどく侵食したり、あるいは消滅させてしまい、最
悪の結果を引き起こす場合がある。厚さ数ミクロンの二
ケイ化モリブデン層６が、ろう層３とモリブデンディス
ク２との間に形成されている。
例の構造を用いて形成された接合構造の典型的な断面を
示している。シリコンディスク１が、アルミニウム−シ
リコンろう層３によってモリブデンディスク２に取り付
けられた状態で示してある。拡散されたシリコンディス
ク１内へのろう層３の侵入は、参照番号４で示すように
不規則に凸凹であることが分かる。例えばｎ+ 形領域５
のように一部の小領域では、シリコンの溶解によって生
じた侵入深さがシリコンディスク内における拡散分布形
状をひどく侵食したり、あるいは消滅させてしまい、最
悪の結果を引き起こす場合がある。厚さ数ミクロンの二
ケイ化モリブデン層６が、ろう層３とモリブデンディス
ク２との間に形成されている。
【０００７】前記したようなろう接合構造におけるシリ
コンの侵食を一様にすると共に減少させるため、例え
ば、必要最低限の温度でボンディングを行ったり、モリ
ブデンディスクの表面にコーティングを施し二ケイ化モ
リブデンの形成を妨げたりするなど、様々な技術が提案
されている。しかしかかる技術は、期待されたほど成功
しなかった例が多い。その他のボンドを形成する方法、
例えば拡散ろう付け［Jacobson, D.M. 及び Humgpsto
n, G. 、高出力デバイス： Fabrication Technology a
nd Developments, Metals and Materials, １９９１
年１２月］は成功しているが、かなりの複雑さを余儀な
くされている。
コンの侵食を一様にすると共に減少させるため、例え
ば、必要最低限の温度でボンディングを行ったり、モリ
ブデンディスクの表面にコーティングを施し二ケイ化モ
リブデンの形成を妨げたりするなど、様々な技術が提案
されている。しかしかかる技術は、期待されたほど成功
しなかった例が多い。その他のボンドを形成する方法、
例えば拡散ろう付け［Jacobson, D.M. 及び Humgpsto
n, G. 、高出力デバイス： Fabrication Technology a
nd Developments, Metals and Materials, １９９１
年１２月］は成功しているが、かなりの複雑さを余儀な
くされている。
【０００８】さらに別の手法として、シリコン内におけ
るドーパントの溶解あるいは変質を防ぐためシリコン層
にバリヤー層を形成することが、主に付着薄膜及びＶＬ
ＳＩ技術に関連して提案されている；例えば、Babcock,
S.E. 及び Tu. K.N., Journal of Applied Physics,
vol. 59, No. 5, pp 1599 - 1605, １９８６年３月。し
かしここに開示された技術は、直径が１００ｍｍ程度の
大面積高出力デバイスで要求されるような必要面積に及
んでいず、また重いモリブデン支持電極の取付も達せら
れてない。
るドーパントの溶解あるいは変質を防ぐためシリコン層
にバリヤー層を形成することが、主に付着薄膜及びＶＬ
ＳＩ技術に関連して提案されている；例えば、Babcock,
S.E. 及び Tu. K.N., Journal of Applied Physics,
vol. 59, No. 5, pp 1599 - 1605, １９８６年３月。し
かしここに開示された技術は、直径が１００ｍｍ程度の
大面積高出力デバイスで要求されるような必要面積に及
んでいず、また重いモリブデン支持電極の取付も達せら
れてない。
【０００９】さらに別の従来技術として GB-A-2 238 26
7 は、シリコン部材を金属部材へろう付けする方法で、
シリコン部材に接着性の酸化膜が設けられた方法を開示
している。酸化膜が金属層組織で被覆され、これがろう
付け可能な表面を与える。ろう合金によるシリコン表面
の侵食は、酸化膜によって防がれる。金属層組織はチタ
ン、モリブデン及びニッケルからなる。ろうは銀／銅合
金である。
7 は、シリコン部材を金属部材へろう付けする方法で、
シリコン部材に接着性の酸化膜が設けられた方法を開示
している。酸化膜が金属層組織で被覆され、これがろう
付け可能な表面を与える。ろう合金によるシリコン表面
の侵食は、酸化膜によって防がれる。金属層組織はチタ
ン、モリブデン及びニッケルからなる。ろうは銀／銅合
金である。
【００１０】本発明は前記実情に鑑みてなされたもの
で、接触抵抗が低くかつ強固で信頼性の高い接合を行う
ことのできるろう付け構造およびその接合方法を提供す
ることを目的とする。
で、接触抵抗が低くかつ強固で信頼性の高い接合を行う
ことのできるろう付け構造およびその接合方法を提供す
ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の第１によ
れば、シリコン部材を高融点金属からなる部材に接合す
る接合構造で、前記シリコン部材に隣接したケイ化チタ
ン層と、アルミニウムを主成分として含み、前記ケイ化
チタン層と高融点金属からなる部材の間に位置するろう
層とを備えた接合構造が提供される。
れば、シリコン部材を高融点金属からなる部材に接合す
る接合構造で、前記シリコン部材に隣接したケイ化チタ
ン層と、アルミニウムを主成分として含み、前記ケイ化
チタン層と高融点金属からなる部材の間に位置するろう
層とを備えた接合構造が提供される。
【００１２】本発明の第２によれば、シリコン部材を高
融点金属からなる部材に接合する方法で、前記シリコン
部材にケイ化チタンの表面層を設け、アルミニウムを主
成分として含むろう層を、前記ケイ化チタン層と高融点
金属からなる部材の間に設けることを含む方法が提供さ
れる。
融点金属からなる部材に接合する方法で、前記シリコン
部材にケイ化チタンの表面層を設け、アルミニウムを主
成分として含むろう層を、前記ケイ化チタン層と高融点
金属からなる部材の間に設けることを含む方法が提供さ
れる。
【００１３】前記高融点金属からなる部材は、モリブデ
ンを主成分として含むのが有利である。
ンを主成分として含むのが有利である。
【００１４】前記ろうはシリコンを１０から１５重量％
の範囲、好ましくは約１１．７重量％（共融組成）含む
のが適切である。
の範囲、好ましくは約１１．７重量％（共融組成）含む
のが適切である。
【００１５】好ましくは、前記シリコン部材にチタン層
を被覆し、シリコン部材とチタン層を加熱しケイ化チタ
ンの形成を促進させることによって、シリコン部材にケ
イ化チタン層が設けられる。また好ましくは、前記シリ
コン部材とチタン層が５００から７００℃の範囲、より
好ましくは５００から６００℃の範囲、最も好ましくは
約５５０℃の温度に加熱される。前記ケイ化チタンは、
主に一ケイ化チタンからなるのが好ましい。前記チタン
層の厚さは、約１μｍであるのが好ましい。
を被覆し、シリコン部材とチタン層を加熱しケイ化チタ
ンの形成を促進させることによって、シリコン部材にケ
イ化チタン層が設けられる。また好ましくは、前記シリ
コン部材とチタン層が５００から７００℃の範囲、より
好ましくは５００から６００℃の範囲、最も好ましくは
約５５０℃の温度に加熱される。前記ケイ化チタンは、
主に一ケイ化チタンからなるのが好ましい。前記チタン
層の厚さは、約１μｍであるのが好ましい。
【００１６】さらに好ましくは、ろう部材をケイ化チタ
ン層と高融点金属からなる部材の間で圧縮し、ろう部材
を加熱してケイ化チタン層と高融点金属からなる部材と
に融着させることによって、前記ろう層が設けられる。
また好ましくは、前記ろうの融着が５７７から７６０℃
の範囲、より好ましくは６６０から７００℃の範囲、最
も好ましくは約６９０℃の温度に加熱される。前記ろう
層の厚さは５０μｍより小さいのが好ましく、最も好ま
しくは約３０μｍである。
ン層と高融点金属からなる部材の間で圧縮し、ろう部材
を加熱してケイ化チタン層と高融点金属からなる部材と
に融着させることによって、前記ろう層が設けられる。
また好ましくは、前記ろうの融着が５７７から７６０℃
の範囲、より好ましくは６６０から７００℃の範囲、最
も好ましくは約６９０℃の温度に加熱される。前記ろう
層の厚さは５０μｍより小さいのが好ましく、最も好ま
しくは約３０μｍである。
【００１７】
【作用】上記構成によれば、シリコン部材を高融点金属
からなる部材に接合するための本発明の接合構造におい
ては、ケイ化チタン層とアルミニウム−シリコンろう層
を備え、ろう付け中においてケイ化チタン層がシリコン
部材の溶解を防ぐため、シリコン内の拡散分布形状が乱
されることなく、強固で信頼性の高い接合が可能とな
る。また、酸化膜を介在させることなく接合できるた
め、接触抵抗が低いという効果もある。
からなる部材に接合するための本発明の接合構造におい
ては、ケイ化チタン層とアルミニウム−シリコンろう層
を備え、ろう付け中においてケイ化チタン層がシリコン
部材の溶解を防ぐため、シリコン内の拡散分布形状が乱
されることなく、強固で信頼性の高い接合が可能とな
る。また、酸化膜を介在させることなく接合できるた
め、接触抵抗が低いという効果もある。
【００１８】
【実施例】以下本発明を、添付図面中、図１及び２を参
照しつつ説明する。
照しつつ説明する。
【００１９】以下の実施例において、モリブデンディス
クに接合すべきシリコンディスクにまず、接合を行う表
面上にケイ化チタンが設けられ、その後アルミニウム−
シリコンろう層によってモリブデンディスクに接合され
る。
クに接合すべきシリコンディスクにまず、接合を行う表
面上にケイ化チタンが設けられ、その後アルミニウム−
シリコンろう層によってモリブデンディスクに接合され
る。
【００２０】この構造では図１に示すように、シリコン
ディスク２１はケイ化チタンのコーティング２０を備え
ている。シリコンディスク２１はこのコーティング２０
を介し、アルミニウム−シリコンろう層２３によってモ
リブデンディスク２２に接合される。
ディスク２１はケイ化チタンのコーティング２０を備え
ている。シリコンディスク２１はこのコーティング２０
を介し、アルミニウム−シリコンろう層２３によってモ
リブデンディスク２２に接合される。
【００２１】次に、図１の接合構造を得る方法について
説明する。一般に直径５０ｍｍ、厚さ６００μｍで、所
望の内部拡散分布形状２５及び２５’を与えるドーパン
トを含むシリコンディスク２１が、表面汚染、特に酸化
物を生じないように用意される。このシリコンディスク
２１を高真空の蒸着装置中に置き、その中で高エネルギ
ーの電子ビームによってチタンを加熱蒸着し、シリコン
ディスク２１の面のうち少なくともモリブデン支持電極
を取り付けるべき面上にチタン蒸気を凝縮付着させる。
チタンは一般に、１μｍの厚さに付着される。次に、こ
のディスクを窒素の雰囲気内で２０−３０分の間、少な
くとも５００℃の温度に加熱し、チタンとシリコンの間
の界面を変質させる。ここで、窒素以外の適切な不活性
ガス（例えば水素）も同様に使える。実験によれば、満
足し得るチタン−シリコン間の相互作用が５００−７０
０℃の範囲、好ましくは５００−６００℃の範囲、最も
好ましくは約５５０℃の温度で得られることが認められ
た。それより高い温度にすると、二ケイ化物ＴｉＳｉ2
の形成される量が増大する。ＴｉＳｉ2 は、主として５
００−６００℃の範囲で形成された一ケイ化物ＴｉＳｉ
と比べ、アルミニウムによる侵食に対する抵抗力が劣
る。また、ＴｉＳｉ2 の形成を避けるため、反応時間を
上記の範囲より長くすべきでない。
説明する。一般に直径５０ｍｍ、厚さ６００μｍで、所
望の内部拡散分布形状２５及び２５’を与えるドーパン
トを含むシリコンディスク２１が、表面汚染、特に酸化
物を生じないように用意される。このシリコンディスク
２１を高真空の蒸着装置中に置き、その中で高エネルギ
ーの電子ビームによってチタンを加熱蒸着し、シリコン
ディスク２１の面のうち少なくともモリブデン支持電極
を取り付けるべき面上にチタン蒸気を凝縮付着させる。
チタンは一般に、１μｍの厚さに付着される。次に、こ
のディスクを窒素の雰囲気内で２０−３０分の間、少な
くとも５００℃の温度に加熱し、チタンとシリコンの間
の界面を変質させる。ここで、窒素以外の適切な不活性
ガス（例えば水素）も同様に使える。実験によれば、満
足し得るチタン−シリコン間の相互作用が５００−７０
０℃の範囲、好ましくは５００−６００℃の範囲、最も
好ましくは約５５０℃の温度で得られることが認められ
た。それより高い温度にすると、二ケイ化物ＴｉＳｉ2
の形成される量が増大する。ＴｉＳｉ2 は、主として５
００−６００℃の範囲で形成された一ケイ化物ＴｉＳｉ
と比べ、アルミニウムによる侵食に対する抵抗力が劣
る。また、ＴｉＳｉ2 の形成を避けるため、反応時間を
上記の範囲より長くすべきでない。
【００２２】上記の温度処理後、シリコンディスクのチ
タン被覆面を、一般に２−３ｍｍの範囲の厚さを有する
同じ直径のモリブデンディスクへ、アルミニウム−シリ
コン共融組成物（シリコン１１．７重量％）からなる３
０μｍ厚のろうディスクを用い、例えば窒素や水素など
適切な不活性または還元雰囲気内で、ろうディスクを適
度な圧力、例えば３００パスカルでシリコン及びモリブ
デン両ディスク間において圧縮し、同時に温度を１０−
２０分間６９０℃へ高め、ろうディスクを両側ディスク
の各々へ融着することによって取り付ける。その後、応
力の発生を避けるため、融着集合物を徐々に５７０℃以
上の範囲から３００℃へと冷却する。ろうの融着は５７
７℃（アルミニウム−シリコンの共融温度）と約７００
℃の間で達せられたが、約６９０℃が好ましいことが認
められた。
タン被覆面を、一般に２−３ｍｍの範囲の厚さを有する
同じ直径のモリブデンディスクへ、アルミニウム−シリ
コン共融組成物（シリコン１１．７重量％）からなる３
０μｍ厚のろうディスクを用い、例えば窒素や水素など
適切な不活性または還元雰囲気内で、ろうディスクを適
度な圧力、例えば３００パスカルでシリコン及びモリブ
デン両ディスク間において圧縮し、同時に温度を１０−
２０分間６９０℃へ高め、ろうディスクを両側ディスク
の各々へ融着することによって取り付ける。その後、応
力の発生を避けるため、融着集合物を徐々に５７０℃以
上の範囲から３００℃へと冷却する。ろうの融着は５７
７℃（アルミニウム−シリコンの共融温度）と約７００
℃の間で達せられたが、約６９０℃が好ましいことが認
められた。
【００２３】ろう付けの工程中、シリコンディスク２１
の面２４に対するアルミニウム−シリコンろう２３の侵
入は、アルミニウムへの可溶性が充分に低いためそれほ
ど侵食されず、従ってシリコンの溶解を緩和する膜状フ
ィルタとして作用するケイ化チタンのコーティング２０
によって阻止される。その結果、内部拡散分布形状２５
及び２５’がより完全に保持される。アルミニウム−シ
リコンろう２３によるシリコン表面２４の溶解は、ケイ
化チタンのバリヤーによって完全には防止できないが、
従来技術で見られたような凸凹をもち、一様でない深い
溶解層に比べれば、きわめて少なくまたはるかに一様で
ある。ケイ化チタンのバリヤーはアルミニウムがシリコ
ン表面へ接近するのを許すこともあるが、シリコンが反
対方向へ、つまりモリブデン表面へ向かって通過するの
を防止する。従って、アルミニウム−シリコンろう２３
とモリブデンディスク２２の間にろう付け中形成される
二ケイ化モリブデン層２６の厚さは、ケイ化チタンバリ
ヤーの作用の結果、その境界面におけるシリコンの存在
が制限されているため抑制される。接合作業の終了後、
ケイ化チタンの膜状層は図２に示すように、アルミニウ
ム−シリコンろう２３中モリブデンよりシリコン表面の
方にやや近づいて位置し、（接合温度における）時間の
経過に伴う移動がモリブデンの方向に見られる。
の面２４に対するアルミニウム−シリコンろう２３の侵
入は、アルミニウムへの可溶性が充分に低いためそれほ
ど侵食されず、従ってシリコンの溶解を緩和する膜状フ
ィルタとして作用するケイ化チタンのコーティング２０
によって阻止される。その結果、内部拡散分布形状２５
及び２５’がより完全に保持される。アルミニウム−シ
リコンろう２３によるシリコン表面２４の溶解は、ケイ
化チタンのバリヤーによって完全には防止できないが、
従来技術で見られたような凸凹をもち、一様でない深い
溶解層に比べれば、きわめて少なくまたはるかに一様で
ある。ケイ化チタンのバリヤーはアルミニウムがシリコ
ン表面へ接近するのを許すこともあるが、シリコンが反
対方向へ、つまりモリブデン表面へ向かって通過するの
を防止する。従って、アルミニウム−シリコンろう２３
とモリブデンディスク２２の間にろう付け中形成される
二ケイ化モリブデン層２６の厚さは、ケイ化チタンバリ
ヤーの作用の結果、その境界面におけるシリコンの存在
が制限されているため抑制される。接合作業の終了後、
ケイ化チタンの膜状層は図２に示すように、アルミニウ
ム−シリコンろう２３中モリブデンよりシリコン表面の
方にやや近づいて位置し、（接合温度における）時間の
経過に伴う移動がモリブデンの方向に見られる。
【００２４】ろうディスクの正確な厚さは重要でない
が、最小値は接合すべき両面の平坦さの偏差を許容する
必要に基づいて決まる一方、５０μｍより大幅に厚くす
べきではない。シリコン及びモリブデン両ディスクの前
記寸法は例示として与えたにすぎず、他の考慮すべき因
子の必要性から、それより大きく異なることもある。
が、最小値は接合すべき両面の平坦さの偏差を許容する
必要に基づいて決まる一方、５０μｍより大幅に厚くす
べきではない。シリコン及びモリブデン両ディスクの前
記寸法は例示として与えたにすぎず、他の考慮すべき因
子の必要性から、それより大きく異なることもある。
【００２５】接合構造のシリコン、モリブデン及びアル
ミニウム−シリコンろうの各部材はディスク状である必
要はなく、任意の適切な形状とし得る。
ミニウム−シリコンろうの各部材はディスク状である必
要はなく、任意の適切な形状とし得る。
【００２６】本発明の接合構造及びそれを形成する方法
は、モリブデン以外の高融点金属、例えばクロムからな
る部材とシリコンとの間の接合にも適用し得る。
は、モリブデン以外の高融点金属、例えばクロムからな
る部材とシリコンとの間の接合にも適用し得る。
【００２７】
【発明の効果】以上のようにして得られた融着接合集合
体は、従来の方法で得られたものと同様な機械的強度を
有する一方、シリコンディスクの深い凸凹の侵食、溶解
によって生じる問題から解消される。またこの方法は、
従来使われていた方法に簡単な追加工程を必要とするだ
けであり、従って本発明の方法と並行して、それほど厳
密さの要求されない用途では従来の方法を継続使用する
こともできる。
体は、従来の方法で得られたものと同様な機械的強度を
有する一方、シリコンディスクの深い凸凹の侵食、溶解
によって生じる問題から解消される。またこの方法は、
従来使われていた方法に簡単な追加工程を必要とするだ
けであり、従って本発明の方法と並行して、それほど厳
密さの要求されない用途では従来の方法を継続使用する
こともできる。
【図１】本発明実施例の接合構造の断面図。
【図２】本発明実施例の接合構造の断面図。
【図３】従来例の接合構造の断面図。
２０ ケイ化チタン層 ２１ シリコン部材（ディスク） ２２ 高融点金属（モリブデン）部材 ２３ ろう（アルミニウム−シリコン）ろう層
Claims (17)
- 【請求項１】 シリコン部材（２１）を高融点金属から
なる部材（２２）に接合する接合構造において、前記シ
リコン部材に隣接したケイ化チタン層（２０）と、アル
ミニウムを主成分として含み、前記ケイ化チタン層と高
融点金属からなる部材の間に位置するろう層（２３）と
を備えた接合構造。 - 【請求項２】 前記高融点金属からなる部材（２２）が
モリブデンを主成分として含むことを特徴とする請求項
１記載の接合構造。 - 【請求項３】 前記ろう層がシリコンを１０から１５重
量％の範囲で含むことを特徴とする請求項１または２記
載の接合構造。 - 【請求項４】 前記ろう層がアルミニウムと約１１．７
重量％のシリコンとからなることを特徴とする請求項３
記載の接合構造。 - 【請求項５】 前記ケイ化チタン層（２０）が主として
一ケイ化チタンからなることを特徴とする前記請求項の
いずれか一項記載の接合構造。 - 【請求項６】 前記ろう層（２３）の厚さが５０μｍよ
り小さいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一
項に記載の接合構造。 - 【請求項７】 前記ろう層（２３）の厚さが約３０μｍ
であることを特徴とする請求項６記載の接合構造。 - 【請求項８】 シリコン部材（２１）を高融点金属から
なる部材（２２）に接合するに際し、前記シリコン部材
にケイ化チタンの表面層（２０）を設け、アルミニウム
を主成分として含むろう層（２３）を、前記ケイ化チタ
ン層と高融点金属からなる部材の間に設ける工程を含む
ことを特徴とする接合方法。 - 【請求項９】 前記シリコン部材（２１）にチタン層を
被覆し、シリコン部材とチタン層を加熱しケイ化チタン
の形成を促進させることによって、シリコン部材にケイ
化チタン層（２０）を形成するようにしたことを特徴と
する請求項８記載の接合方法。 - 【請求項１０】 前記チタン層の厚さが約１μｍである
ことを特徴とする請求項９記載の接合方法。 - 【請求項１１】 前記シリコン部材（２１）とチタン層
が５００から７００℃の範囲の温度に加熱されることを
特徴とする請求項９または１０記載の接合方法。 - 【請求項１２】 前記シリコン部材（２１）とチタン層
が５００から６００℃の範囲の温度に加熱されることを
特徴とする請求項１１記載の接合方法。 - 【請求項１３】 前記シリコン部材（２１）とチタン層
が約５５０℃の温度に加熱されることを特徴とする請求
項１２記載の接合方法。 - 【請求項１４】 前記ろう層（２３）が、ろう部材をケ
イ化チタン層（２０）と高融点金属からなる部材（２
２）の間で圧縮し、ろう部材を加熱してケイ化チタン層
と高融点金属からなる部材とに融着させることによって
設けられる請求項８から１３のいずれか一項記載の接合
方法。 - 【請求項１５】 前記ろう部材がアルミニウムを主成分
として含み、５７７から７６０℃の範囲の温度に加熱さ
れる請求項１４記載の接合方法。 - 【請求項１６】 前記ろう部材が６６０から７００℃の
範囲の温度に加熱される請求項１５記載の接合方法。 - 【請求項１７】 前記ろう部材が約６９０℃の温度に加
熱される請求項１６記載の接合方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9204731.5 | 1992-03-05 | ||
| GB929204731A GB9204731D0 (en) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | A solder joint |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH065546A true JPH065546A (ja) | 1994-01-14 |
| JP3334813B2 JP3334813B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=10711519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04524693A Expired - Lifetime JP3334813B2 (ja) | 1992-03-05 | 1993-03-05 | ろう付け接合構造および接合方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5380598A (ja) |
| JP (1) | JP3334813B2 (ja) |
| DE (1) | DE4306871C2 (ja) |
| GB (2) | GB9204731D0 (ja) |
| IN (1) | IN181278B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9701221B2 (en) | 2013-03-21 | 2017-07-11 | Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha | Vehicle seat |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5798296A (en) * | 1996-05-17 | 1998-08-25 | Micron Technology, Inc. | Method of fabricating a gate having a barrier of titanium silicide |
| DE10140826B4 (de) * | 2000-12-13 | 2005-11-10 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur mehrschrittigen Bearbeitung eines dünnen und unter den Bearbeitungsschritten bruchgefährdeten Halbleiter-Waferprodukts |
| DE102004015017B4 (de) * | 2004-03-26 | 2006-11-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Erzeugung von mechanischen und elektrischen Verbindungen zwischen den Oberflächen zweier Substrate |
| FR2982996B1 (fr) * | 2011-11-23 | 2013-12-27 | Valeo Systemes Thermiques | Dispositif thermo electrique, notamment destine a generer un courant electrique dans un vehicule automobile, et procede de fabrication dudit dispositif. |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3555669A (en) * | 1967-12-15 | 1971-01-19 | Int Rectifier Corp | Process for soldering silicon wafers to contacts |
| US3537174A (en) * | 1968-10-07 | 1970-11-03 | Gen Electric | Process for forming tungsten barrier electrical connection |
| US3925808A (en) * | 1974-08-08 | 1975-12-09 | Westinghouse Electric Corp | Silicon semiconductor device with stress-free electrodes |
| EP0067993A1 (en) * | 1980-12-30 | 1983-01-05 | Mostek Corporation | Die attachment exhibiting enhanced quality and reliability |
| US4546374A (en) * | 1981-03-23 | 1985-10-08 | Motorola Inc. | Semiconductor device including plateless package |
| US4513905A (en) * | 1983-07-29 | 1985-04-30 | The Perkin-Elmer Corporation | Integrated circuit metallization technique |
| US4871617A (en) * | 1984-04-02 | 1989-10-03 | General Electric Company | Ohmic contacts and interconnects to silicon and method of making same |
| US4772935A (en) * | 1984-12-19 | 1988-09-20 | Fairchild Semiconductor Corporation | Die bonding process |
| ATE43936T1 (de) * | 1985-04-11 | 1989-06-15 | Siemens Ag | Integrierte halbleiterschaltung mit einer aus aluminium oder einer aluminiumlegierung bestehenden kontaktleiterbahnebene und einer als diffusionsbarriere wirkenden tantalsilizidzwischenschicht. |
| JPS6242560A (ja) * | 1985-08-20 | 1987-02-24 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の電極 |
| JP2685750B2 (ja) * | 1987-01-30 | 1997-12-03 | 忠弘 大見 | 半導体装置形成用基板 |
| US4921158A (en) * | 1989-02-24 | 1990-05-01 | General Instrument Corporation | Brazing material |
| GB2238267A (en) * | 1989-11-01 | 1991-05-29 | Stc Plc | Brazing process |
| US5170242A (en) * | 1989-12-04 | 1992-12-08 | Ramtron Corporation | Reaction barrier for a multilayer structure in an integrated circuit |
-
1992
- 1992-03-05 GB GB929204731A patent/GB9204731D0/en active Pending
-
1993
- 1993-03-03 GB GB9304265A patent/GB2264662B/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-03-04 IN IN163MA1993 patent/IN181278B/en unknown
- 1993-03-04 US US08/026,465 patent/US5380598A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-03-05 DE DE4306871A patent/DE4306871C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-03-05 JP JP04524693A patent/JP3334813B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9701221B2 (en) | 2013-03-21 | 2017-07-11 | Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha | Vehicle seat |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9304265D0 (en) | 1993-04-21 |
| US5380598A (en) | 1995-01-10 |
| GB2264662A (en) | 1993-09-08 |
| IN181278B (ja) | 1998-05-02 |
| JP3334813B2 (ja) | 2002-10-15 |
| GB2264662B (en) | 1995-07-12 |
| DE4306871A1 (ja) | 1993-09-09 |
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