JPH0760836B2 - ろう付け材料 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体ウエハーの表面と、隣接するモリブデ
ン等でできた接点または放熱部などの金属部品との間
を、機械的および電気的に結合するための材料、特に、
強力な、低抵抗接続を形成できる多層ろう付け材料に関
する。
ン等でできた接点または放熱部などの金属部品との間
を、機械的および電気的に結合するための材料、特に、
強力な、低抵抗接続を形成できる多層ろう付け材料に関
する。
整流器等に使用する半導体部品の製造には、一般にはド
ーピングしたシリコンから成る半導体の本体と、モリブ
デン等から成る接点または放熱部のような金属部品と
を、機械的、電気的に接続する必要がある。この接続
は、機械的な結合が強く、接触抵抗が低くなければなら
ない。ろう付けした部品は、公知の容器収容技術によ
り、硝子のケース等に入れられることが多い。
ーピングしたシリコンから成る半導体の本体と、モリブ
デン等から成る接点または放熱部のような金属部品と
を、機械的、電気的に接続する必要がある。この接続
は、機械的な結合が強く、接触抵抗が低くなければなら
ない。ろう付けした部品は、公知の容器収容技術によ
り、硝子のケース等に入れられることが多い。
半導体ウエハーと、隣接する金属部品とを接続するため
の従来のろう付け技術では、接続すべき表面と表面の間
にはさんだアルミニウム層を使用している。この集成体
を、アルミニウムの融点よりも高い温度に加熱する。ア
ルミニウムが融解すると、ウエハーの表面と金属部品の
表面とを結合する。アルミニウム層をろう付け材料とし
て使用する場合、効果的な接続を行なうためには、アル
ミニウム層の厚さおよび適切な温度が非常に重要であ
る。アルミニウムは十分な厚さを持ち、温度は正確に調
節されなければならない。
の従来のろう付け技術では、接続すべき表面と表面の間
にはさんだアルミニウム層を使用している。この集成体
を、アルミニウムの融点よりも高い温度に加熱する。ア
ルミニウムが融解すると、ウエハーの表面と金属部品の
表面とを結合する。アルミニウム層をろう付け材料とし
て使用する場合、効果的な接続を行なうためには、アル
ミニウム層の厚さおよび適切な温度が非常に重要であ
る。アルミニウムは十分な厚さを持ち、温度は正確に調
節されなければならない。
しかし、先行技術のろう付け工程は、適切に実行して
も、アルミニウム層自体がP-型ドーピング材料なので、
N-型シリコンから成る半導体ウエハーに対して接触抵抗
を高くする。アルミニウムが融解し始める時、アルミニ
ウムは局所的に先ず融解し、その後半導体ウエハーの本
体に深く浸透して行く。この現象は、「スパイキング」
と呼ばれる。このようなスパイキングは、装置を台無し
にすることがある。
も、アルミニウム層自体がP-型ドーピング材料なので、
N-型シリコンから成る半導体ウエハーに対して接触抵抗
を高くする。アルミニウムが融解し始める時、アルミニ
ウムは局所的に先ず融解し、その後半導体ウエハーの本
体に深く浸透して行く。この現象は、「スパイキング」
と呼ばれる。このようなスパイキングは、装置を台無し
にすることがある。
この問題を解決するために、薄いアルミニウム層を使用
することが考えられている。薄いアルミニウム層の使用
は、P-型ドーピング材料の作用を、従ってスパイキング
を抑制すると考えられる。しかし、実際には、薄いアル
ミニウムの層では、強力な機械的接続を行なうための十
分なろう付け材料を与えることができない。
することが考えられている。薄いアルミニウム層の使用
は、P-型ドーピング材料の作用を、従ってスパイキング
を抑制すると考えられる。しかし、実際には、薄いアル
ミニウムの層では、強力な機械的接続を行なうための十
分なろう付け材料を与えることができない。
スパイキングと高接触抵抗の問題を解決し、同時に十分
な強度を持つ接続を行なうために、我々は安価な多層ろ
う付け材料を発明した。この材料を使用すると、接触抵
抗が小さい、強力な機械的結合が得られる。アルミニウ
ム層と関連して追加の金属層を使用することにより、多
層材料中でスパイキングの有害作用が著しく低減する。
これらの追加層は、シリコンとアルミニウムとの反応を
低下させる。
な強度を持つ接続を行なうために、我々は安価な多層ろ
う付け材料を発明した。この材料を使用すると、接触抵
抗が小さい、強力な機械的結合が得られる。アルミニウ
ム層と関連して追加の金属層を使用することにより、多
層材料中でスパイキングの有害作用が著しく低減する。
これらの追加層は、シリコンとアルミニウムとの反応を
低下させる。
我々の新発明は、チタン層の上に形成した銀の層を含
む。これらの層を、アルミニウムまたはアルミニウム−
シリコン複合材料から成る第三の層と関連して使用す
る。この第三の層をウエハー表面とチタン層との間、ま
たは銀層とモリブデン部品の表面との間にはさむ。これ
らの金属は好ましくは、スパッタリングにより均質な形
で、または各金属を順次析出させて層上に半導体本体上
に堆積させる。
む。これらの層を、アルミニウムまたはアルミニウム−
シリコン複合材料から成る第三の層と関連して使用す
る。この第三の層をウエハー表面とチタン層との間、ま
たは銀層とモリブデン部品の表面との間にはさむ。これ
らの金属は好ましくは、スパッタリングにより均質な形
で、または各金属を順次析出させて層上に半導体本体上
に堆積させる。
チタンの層は好ましくは、銀の層を堆積させる前に、シ
リコン上、またはアルミニウムまたはアルミニウム−シ
リコン複合材料上に付ける。その結果、銀の層とその下
にある層との間の密着性が向上する。望ましい結果を得
るには、チタン層は好ましくは極めて薄く、200〜1,000
オングストロームの範囲内にある。
リコン上、またはアルミニウムまたはアルミニウム−シ
リコン複合材料上に付ける。その結果、銀の層とその下
にある層との間の密着性が向上する。望ましい結果を得
るには、チタン層は好ましくは極めて薄く、200〜1,000
オングストロームの範囲内にある。
構成部品を、ろう付け材料が融解するまで加熱する。温
度が上昇すると、アルミニウム（またはアルミニウム複
合材料）が先ず銀の層と反応し（直接または場合によっ
てはチタンの薄い層を通して）、共融混合物を形成す
る。アルミニウム−銀界面はアルミニウム−シリコン界
面よりも共融点が低い。シリコンの一部は溶解するが、
アルミニウムだけの単一層を使用する場合よりも、溶解
するシリコンの量ははるかに少ない。そのためスパイキ
ングはほとんど起こらない。アルミニウムの大部分は銀
と結合しているので、シリコンと反応し得るアルミニウ
ムの量は少ない。通常アルミニウムにより引き起こされ
るP-型ドーピング材料の作用は、このようにして大幅に
低下する。また、接触抵抗もそれに応じてはるかに低く
なる。
度が上昇すると、アルミニウム（またはアルミニウム複
合材料）が先ず銀の層と反応し（直接または場合によっ
てはチタンの薄い層を通して）、共融混合物を形成す
る。アルミニウム−銀界面はアルミニウム−シリコン界
面よりも共融点が低い。シリコンの一部は溶解するが、
アルミニウムだけの単一層を使用する場合よりも、溶解
するシリコンの量ははるかに少ない。そのためスパイキ
ングはほとんど起こらない。アルミニウムの大部分は銀
と結合しているので、シリコンと反応し得るアルミニウ
ムの量は少ない。通常アルミニウムにより引き起こされ
るP-型ドーピング材料の作用は、このようにして大幅に
低下する。また、接触抵抗もそれに応じてはるかに低く
なる。
類似の結果を得るための先行技術の試みは、異なった金
属構造を使用している。例えば、Marinaccio所有の特許
第3,253,951号は、シリコン半導体装置に対する低抵抗
接触を行なう方法を開示しているが、そこでは半導体の
選択した部分だけにアルミニウム層を蒸着することによ
り、ろう付けできない表面（untinnable surface）を形
成する。その後、半導体表面全体にチタン−銀合金層を
形成する。次いでこの装置を約615℃に約５分間加熱す
る。アルミニウム層は約8,000オングストロームの厚さ
である。
属構造を使用している。例えば、Marinaccio所有の特許
第3,253,951号は、シリコン半導体装置に対する低抵抗
接触を行なう方法を開示しているが、そこでは半導体の
選択した部分だけにアルミニウム層を蒸着することによ
り、ろう付けできない表面（untinnable surface）を形
成する。その後、半導体表面全体にチタン−銀合金層を
形成する。次いでこの装置を約615℃に約５分間加熱す
る。アルミニウム層は約8,000オングストロームの厚さ
である。
本発明は、すべての層が同じ広がりを持ち、そのため、
これらの層がシリコン表面と均一に反応するという点
で、Marinaccioにより開示される発明と異なっている。
その上、我々の発明では、チタン−銀合金の単一層の代
わりに、別個のチタンおよび銀の層を使用している。さ
らに、層の厚さが極めて異なっており、特に、我々の発
明では、アルミニウムまたはアルミニウム−シリコン混
合物の層が著しく厚く、好ましくは30,000〜60,000オン
グストロームの厚さである。さらに、我々の発明では、
ろう付け作業中に材料が実際に融解するような高いろう
付け温度（600−800℃）を使用する。Marinaccioの特許
に開示されている構造は、はんだに対して濡れ性がない
表面を意図的に使用し、金属自体もろう付け作業中に融
解しない。
これらの層がシリコン表面と均一に反応するという点
で、Marinaccioにより開示される発明と異なっている。
その上、我々の発明では、チタン−銀合金の単一層の代
わりに、別個のチタンおよび銀の層を使用している。さ
らに、層の厚さが極めて異なっており、特に、我々の発
明では、アルミニウムまたはアルミニウム−シリコン混
合物の層が著しく厚く、好ましくは30,000〜60,000オン
グストロームの厚さである。さらに、我々の発明では、
ろう付け作業中に材料が実際に融解するような高いろう
付け温度（600−800℃）を使用する。Marinaccioの特許
に開示されている構造は、はんだに対して濡れ性がない
表面を意図的に使用し、金属自体もろう付け作業中に融
解しない。
Stepbergerの米国特許第3,549,437号には、半導体表面
に金属構造を作る方法が記載されている。この特許は、
光ワニスで処理すると、アンダーカット現象無しに、均
一にエッチングすることができる金属層を開示してい
る。そのため、ここで関与している材料は、ろう付けに
は使用されない。この構造は、純粋か、または１％の
金、銀、ニッケル、鉄またはコバルトなどの他の金属を
添加したアルミニウムの層を含む。この構造は、金属層
の厚さ、使用する金属の種類および金属堆積の順序の点
で、我々の構造とは異なっている。
に金属構造を作る方法が記載されている。この特許は、
光ワニスで処理すると、アンダーカット現象無しに、均
一にエッチングすることができる金属層を開示してい
る。そのため、ここで関与している材料は、ろう付けに
は使用されない。この構造は、純粋か、または１％の
金、銀、ニッケル、鉄またはコバルトなどの他の金属を
添加したアルミニウムの層を含む。この構造は、金属層
の厚さ、使用する金属の種類および金属堆積の順序の点
で、我々の構造とは異なっている。
Ganzerの米国特許第3,650,826号は、半導体部品をハウ
ジングに取り付けるための金属接点を作る方法を記載し
ている。この特許は、シリコン上に、約5,000オングス
トロームの厚さのアルミニウム−ニッケル合金を使用す
ることを記載している。その合金層の上に、やはり5,00
0オングストローム厚のチタン層および10,000オングス
トローム厚の銀の層を形成する。これは、厚さ、金属の
種類および金属堆積の順序の点で、本発明とは異なって
いる。
ジングに取り付けるための金属接点を作る方法を記載し
ている。この特許は、シリコン上に、約5,000オングス
トロームの厚さのアルミニウム−ニッケル合金を使用す
ることを記載している。その合金層の上に、やはり5,00
0オングストローム厚のチタン層および10,000オングス
トローム厚の銀の層を形成する。これは、厚さ、金属の
種類および金属堆積の順序の点で、本発明とは異なって
いる。
0nukiの米国特許第4,500,904号は、半導体基板と電極と
の間に使用するはんだ接続について記載している。N-型
半導体層に、200,000オングストローム厚のアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金の層を施す。電極側には、10
0,000オングストローム厚の銅の層を施す。選択的にニ
ッケルの皮膜を、銅はんだと電極表面との間に施しても
良い。結合は、主として固体状態の拡散の結果である。
材料は、共融点よりも低い温度の約450℃に加熱するだ
けである。使用する金属の種類、層の厚さおよび結合温
度が異なっていることから、我々の発明は、0nukiが開
示している発明とは異なっている。
の間に使用するはんだ接続について記載している。N-型
半導体層に、200,000オングストローム厚のアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金の層を施す。電極側には、10
0,000オングストローム厚の銅の層を施す。選択的にニ
ッケルの皮膜を、銅はんだと電極表面との間に施しても
良い。結合は、主として固体状態の拡散の結果である。
材料は、共融点よりも低い温度の約450℃に加熱するだ
けである。使用する金属の種類、層の厚さおよび結合温
度が異なっていることから、我々の発明は、0nukiが開
示している発明とは異なっている。
従って、本発明の主目的は、半導体ウエハーと金属部品
の表面との間に、強力な機械的結合を形成するための、
ろう付け材料を提供することである。
の表面との間に、強力な機械的結合を形成するための、
ろう付け材料を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、接触抵抗が低い結合を形成
できるろう付け材料を提供することである。
できるろう付け材料を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、銀とチタンの層を使用す
る、ろう付け材料を提供することである。
る、ろう付け材料を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、スパイキングの有害な影響
を著しく低減させた結合を形成するための、ろう付け材
料を提供することである。
を著しく低減させた結合を形成するための、ろう付け材
料を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、従来のアルミニウム層のP-
型ドーピング材料の作用を著しく低減させた結合を形成
するための、ろう付け材料を提供することである。
型ドーピング材料の作用を著しく低減させた結合を形成
するための、ろう付け材料を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、銀の層を堆積させたチタン
の層を含む、ろう付け材料を提供することである。
の層を含む、ろう付け材料を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、半導体表面とチタン層との
間、または銀の層と金属部品の表面との間にはさんだ、
アルミニウムまたはアルミニウム−シリコン複合材料の
層を含む、ろう付け材料を提供することである。
間、または銀の層と金属部品の表面との間にはさんだ、
アルミニウムまたはアルミニウム−シリコン複合材料の
層を含む、ろう付け材料を提供することである。
本発明の一つの面によれば、シリコン半導体ウエハーの
表面と、モリブデン等でできた金属部品との間を機械的
および電気的に結合するためのろう付け材料が提供され
る。この材料は、チタンの層と、そのチタン層に隣接し
て形成された銀の層を含む。また、アルミニウムを含む
第三の層も使用する。
表面と、モリブデン等でできた金属部品との間を機械的
および電気的に結合するためのろう付け材料が提供され
る。この材料は、チタンの層と、そのチタン層に隣接し
て形成された銀の層を含む。また、アルミニウムを含む
第三の層も使用する。
その第三の層は、本質的に純粋なアルミニウムまたはア
ルミニウム−シリコン複合材料から成る。その混合物
は、好ましくは約11重量％のシリコンを含む。
ルミニウム−シリコン複合材料から成る。その混合物
は、好ましくは約11重量％のシリコンを含む。
好ましい一実施態様では、この第三の層は、半導体表面
とチタン層との間にはさむ。第二の好ましい実施態様で
は、第三の層は、銀の層と金属部品の表面との間にはさ
む。
とチタン層との間にはさむ。第二の好ましい実施態様で
は、第三の層は、銀の層と金属部品の表面との間にはさ
む。
チタン層は、好ましくは厚さが200〜1,000オングストロ
ームの範囲内にある。最も好ましくは、チタン層の厚さ
は、約500オングストロームである。
ームの範囲内にある。最も好ましくは、チタン層の厚さ
は、約500オングストロームである。
銀の層は、好ましくは、厚さが3,000〜20,000オングス
トロームの範囲内にある。第三の層の厚さは、好ましく
は30,000〜60,000の範囲内にある。
トロームの範囲内にある。第三の層の厚さは、好ましく
は30,000〜60,000の範囲内にある。
好ましくは、各層は本質的に同じ広がりを持つ。そのた
め、それぞれの層がその下にある層の全体を実質的に覆
う。
め、それぞれの層がその下にある層の全体を実質的に覆
う。
本発明のもう一つの面によれば、シリコン半導体表面
と、金属部品との間を機械的および電気的に結合する方
法を提供する。この方法は、半導体表面と金属部品の表
面との間に多層ろう付け材料を形成し、この材料をその
融点を越える温度に加熱する工程を含む。そのろう付け
材料は、先ずチタン層を形成することにより作られる。
次いで、そのチタン層に隣接して銀の層を形成する。ま
た、アルミニウムを含む第三の層も形成する。
と、金属部品との間を機械的および電気的に結合する方
法を提供する。この方法は、半導体表面と金属部品の表
面との間に多層ろう付け材料を形成し、この材料をその
融点を越える温度に加熱する工程を含む。そのろう付け
材料は、先ずチタン層を形成することにより作られる。
次いで、そのチタン層に隣接して銀の層を形成する。ま
た、アルミニウムを含む第三の層も形成する。
第三の層は、半導体表面または銀の層の表面上に形成す
る。この第三の層は、実質的に純粋なアルミニウムまた
はアルミニウム−シリコン複合材料で良い。その複合材
料は、好ましくは、11重量％がシリコンである。
る。この第三の層は、実質的に純粋なアルミニウムまた
はアルミニウム−シリコン複合材料で良い。その複合材
料は、好ましくは、11重量％がシリコンである。
ろう付け材料を600〜800℃の範囲で、好ましくは740℃
に加熱する。従って、ろう付け材料は、その融点を越え
る温度に加熱することになる。
に加熱する。従って、ろう付け材料は、その融点を越え
る温度に加熱することになる。
これらのおよび以下に記載する他の目的に対して、本発
明は、同じ番号が同じ部品を表わす添付の図面を参照し
ながら以下に詳細に説明されそして請求項に列挙される
ように、半導体ウエハーと金属部品との間を結合するろ
う付け材料に関する。
明は、同じ番号が同じ部品を表わす添付の図面を参照し
ながら以下に詳細に説明されそして請求項に列挙される
ように、半導体ウエハーと金属部品との間を結合するろ
う付け材料に関する。
第１図は、カプセルに収容する前の、理想化した整流器
の拡大側面図を示す。実際には、整流器は、硝子スリー
ブ整流器または軸方向に鉛をかぶせたGPR整流器または
類似の部品で良い。しかし、ここで理解すべきは、本発
明では、結合する特定の半導体部品の性質が重要なので
はなく、本発明は、どの特定の半導体構造にも限定され
るものではないということである。
の拡大側面図を示す。実際には、整流器は、硝子スリー
ブ整流器または軸方向に鉛をかぶせたGPR整流器または
類似の部品で良い。しかし、ここで理解すべきは、本発
明では、結合する特定の半導体部品の性質が重要なので
はなく、本発明は、どの特定の半導体構造にも限定され
るものではないということである。
説明のために、この理想化した第１図の整流器は、モリ
ブデンのような金属から成る第一および第二の放熱部
（10および12）を持ち、その間にシリコン半導体ウエハ
ー（14）をはさみ、P-N接続（16）を示す。ウエハー（1
4）の上表面（18）およびウエハー（14）の下表面（2
0）は、低抵抗で強力な機械的結合を形成するために、
それぞれ部品（10,12）の表面と、一般的にＢで示され
る。本発明の多層ろう付け材料により結合されている。
ブデンのような金属から成る第一および第二の放熱部
（10および12）を持ち、その間にシリコン半導体ウエハ
ー（14）をはさみ、P-N接続（16）を示す。ウエハー（1
4）の上表面（18）およびウエハー（14）の下表面（2
0）は、低抵抗で強力な機械的結合を形成するために、
それぞれ部品（10,12）の表面と、一般的にＢで示され
る。本発明の多層ろう付け材料により結合されている。
第１図は、第一の好ましい形態におけるろう付け材料を
示す。このろう付け材料の構成を、第２図の分解組立等
測図で詳細に示す。
示す。このろう付け材料の構成を、第２図の分解組立等
測図で詳細に示す。
本発明の両実施態様は、チタン層（22）、銀層（24）、
および実質的に純粋なアルミニウムまたはアルミニウム
複合材料の層（26）を含む。両実施態様間の唯一の違い
は、各層を使用する順序である。第一の好ましい実施態
様では、第２図に示すように、チタン層（22）および銀
層（24）が、層（14）の表面（18）に近接して位置して
いる。層（26）は、銀層（24）と接点の表面との間に挾
まれている。第３図に示す、第二の好ましい実施態様で
は、チタンおよび銀の層（22および24）が接点の表面に
近接し、層（26）は、チタンおよび銀層とウエハーの表
面との間にある。
および実質的に純粋なアルミニウムまたはアルミニウム
複合材料の層（26）を含む。両実施態様間の唯一の違い
は、各層を使用する順序である。第一の好ましい実施態
様では、第２図に示すように、チタン層（22）および銀
層（24）が、層（14）の表面（18）に近接して位置して
いる。層（26）は、銀層（24）と接点の表面との間に挾
まれている。第３図に示す、第二の好ましい実施態様で
は、チタンおよび銀の層（22および24）が接点の表面に
近接し、層（26）は、チタンおよび銀層とウエハーの表
面との間にある。
チタン層（22）の厚さは、極めて薄く、200〜1,000オン
グストロームの範囲内にあるのが好ましい。最も好まし
い厚さは、約500オングストロームである。
グストロームの範囲内にあるのが好ましい。最も好まし
い厚さは、約500オングストロームである。
チタン層（22）に隣接して銀層（24）を形成する。銀層
（24）は、チタン層（22）よりも著しく厚く、好ましく
は3,000〜20,000オングストロームの範囲の厚さを持
つ。
（24）は、チタン層（22）よりも著しく厚く、好ましく
は3,000〜20,000オングストロームの範囲の厚さを持
つ。
第一の実施態様では、層（26）は、銀層（24）の上に形
成される。層（26）は、実質的に純粋なアルミニウムま
たはアルミニウム−シリコン複合材料で作ることができ
る。複合材料を使用する場合は、約11重量％のシリコン
で複合材料を形成するのが好ましい。層（26）の厚さ
は、30,000〜60,000オングストロームの範囲内にあるの
が好ましい。この実施態様では、層（26）の表面は、金
属接点部品の表面に隣接している。
成される。層（26）は、実質的に純粋なアルミニウムま
たはアルミニウム−シリコン複合材料で作ることができ
る。複合材料を使用する場合は、約11重量％のシリコン
で複合材料を形成するのが好ましい。層（26）の厚さ
は、30,000〜60,000オングストロームの範囲内にあるの
が好ましい。この実施態様では、層（26）の表面は、金
属接点部品の表面に隣接している。
第二の好ましい実施態様では、層（26）は半導体ウエハ
ー（14）の表面（18）とチタン層（22）との間にある。
銀層（24）は、金属接点の表面に隣接している。
ー（14）の表面（18）とチタン層（22）との間にある。
銀層（24）は、金属接点の表面に隣接している。
金属はウエハーの上に、スパッタリングにより均一な形
に、または各金属を順次堆積させて層状に形成すること
ができる。各層は、他の層、およびろう付け作業中に結
合すべきウエハーおよび接点の表面と実質的に同じ広が
りを持つ。
に、または各金属を順次堆積させて層状に形成すること
ができる。各層は、他の層、およびろう付け作業中に結
合すべきウエハーおよび接点の表面と実質的に同じ広が
りを持つ。
多層ろう付け材料を、その材料が実際に融解する温度に
加熱する。好ましくは、温度範囲は600〜800℃で、最も
好ましい温度は約740℃である。温度が上昇すると、層
（26）中のアルミニウムが先ず銀層（24）と反応し、共
融混合物を形成する。これは、アルミニウムと銀が、ア
ルミニウムとシリコンよりも低い共融点を持つからであ
る。アルミニウム−銀共融混合物は、シリコンの一部を
溶解するが、従来の純粋なアルミニウムの層だけを使用
する場合よりは少ない。その結果、スパイキングの発生
が少ない。アルミニウムの大部分が銀と結合するので、
シリコンと反応し得るアルミニウムの量は少ない。その
ため、アルミニウムによって引き起こされるP-型ドーピ
ング材料の作用は、大幅に低減し、従って接触抵抗も低
くなる。
加熱する。好ましくは、温度範囲は600〜800℃で、最も
好ましい温度は約740℃である。温度が上昇すると、層
（26）中のアルミニウムが先ず銀層（24）と反応し、共
融混合物を形成する。これは、アルミニウムと銀が、ア
ルミニウムとシリコンよりも低い共融点を持つからであ
る。アルミニウム−銀共融混合物は、シリコンの一部を
溶解するが、従来の純粋なアルミニウムの層だけを使用
する場合よりは少ない。その結果、スパイキングの発生
が少ない。アルミニウムの大部分が銀と結合するので、
シリコンと反応し得るアルミニウムの量は少ない。その
ため、アルミニウムによって引き起こされるP-型ドーピ
ング材料の作用は、大幅に低減し、従って接触抵抗も低
くなる。
ろう付けした構造は、硝子カプセル収容などの公知の容
器収容技術により、さらに加工して整流器を完成させる
ことができる。そのような装置は、従来のろう付け材料
で製作した装置に比べて、転送電圧が低い。
器収容技術により、さらに加工して整流器を完成させる
ことができる。そのような装置は、従来のろう付け材料
で製作した装置に比べて、転送電圧が低い。
以上で、本発明が、電気抵抗が低く、強力な機械的結合
をもたらす、多層ろう付け材料に関することが分かる。
このろう付け材料は、チタンの層、銀の層および本質的
に純粋なアルミニウムまたはアルミニウム複合材料の層
から成る。この材料をその材料の融点を越える温度に加
熱する。アルミニウムと銀は、アルミニウムとシリコン
よりも共融点が低いので、アルミニウムと銀との共融混
合物は、従来の方法におけるよりも、溶解するシリコン
の量が少なく、スパイキングが起こりにくいので、接触
抵抗も低くなる。
をもたらす、多層ろう付け材料に関することが分かる。
このろう付け材料は、チタンの層、銀の層および本質的
に純粋なアルミニウムまたはアルミニウム複合材料の層
から成る。この材料をその材料の融点を越える温度に加
熱する。アルミニウムと銀は、アルミニウムとシリコン
よりも共融点が低いので、アルミニウムと銀との共融混
合物は、従来の方法におけるよりも、溶解するシリコン
の量が少なく、スパイキングが起こりにくいので、接触
抵抗も低くなる。
説明のために、本発明の好ましい実施態様を二つだけ記
載したが、それに対して多くの変形が可能でことは明ら
かである。請求項に記載されているこれらすべての変形
が本発明の範囲内に含まれると考えられる。
載したが、それに対して多くの変形が可能でことは明ら
かである。請求項に記載されているこれらすべての変形
が本発明の範囲内に含まれると考えられる。
第１図は、一対のモリブデン接点の間に、シリコン半導
体ウエハーをはさんで形成された代表的な整流器の拡大
側面図を、 第２図は、本発明に係わるろう付け材料の第一の好まし
い実施態様の、分解組立等測図を、 第３図は、本発明に係わるろう付け材料の第二の好まし
い実施態様の、分解組立等測図を示す。
体ウエハーをはさんで形成された代表的な整流器の拡大
側面図を、 第２図は、本発明に係わるろう付け材料の第一の好まし
い実施態様の、分解組立等測図を、 第３図は、本発明に係わるろう付け材料の第二の好まし
い実施態様の、分解組立等測図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク ルース アメリカ合衆国．11520 ニューヨーク, フリーポート，スミス ストリート 194 (56)参考文献 特開 昭53−44183（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−84140（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−85831（ＪＰ，Ａ) 特公 昭38−7274（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (22)
- 【請求項１】シリコン半導体本体の表面と金属部品との
間に、機械的および電気的な結合を形成するためのろう
付け材料において、該材料がチタンの層、該チタンの層
に隣接して形成された銀の層およびアルミニウムを含む
第三の層を含む多層構造であることを特徴とするろう付
け材料。 - 【請求項２】前記第三の層がアルミニウム−シリコン複
合材料から成ることを特徴とする請求項１記載のろう付
け材料。 - 【請求項３】前記複合材料の約11重量％がシリコンであ
ることを特徴とする請求項２記載のろう付け材料。 - 【請求項４】前記第三の層を、半導体本体の表面と、前
記チタンおよび銀の層との間にはさむことを特徴とする
請求項１記載のろう付け材料。 - 【請求項５】前記第三の層を、前記チタンおよび銀の層
と、金属部品の表面との間にはさむことを特徴とする請
求項１記載のろう付け材料。 - 【請求項６】前記チタン層の厚さが200〜1,000オングス
トロームの範囲内にあることを特徴とする請求項１記載
のろう付け材料。 - 【請求項７】前記チタン層の厚さが約500オングストロ
ームであることを特徴とする請求項１記載のろう付け材
料。 - 【請求項８】前記銀層の厚さが3,000〜20,000オングス
トロームの範囲内にあることを特徴とする請求項１記載
のろう付け材料。 - 【請求項９】前記第三の層の厚さが30,000〜60,000オン
グストロームの範囲内にあることを特徴とする請求項１
記載のろう付け材料。 - 【請求項１０】前記層のすべてが実質的に同じ広がりを
持つことを特徴とする請求項１記載のろう付け材料。 - 【請求項１１】シリコン半導体本体の表面と金属部品と
の間に、機械的および電気的な結合を形成するための方
法において、該方法が、半導体表面と金属部品との間に
多層ろう付け材料を堆積させ、該材料をその融点を越え
る温度に加熱する工程を含み、該材料は、チタンの層を
形成し、そのチタンの層に隣接して銀の層を形成し、そ
してアルミニウムを含む第三の層を形成して該多層構造
とすることによって堆積されることを特徴とする方法。 - 【請求項１２】前記第三の層を、半導体本体の表面と、
チタンおよび銀の層との間に形成することを特徴とする
請求項11記載の方法。 - 【請求項１３】前記第三の層を、チタンおよび銀の層
と、金属部品の表面との間に形成することを特徴とする
請求項11記載の方法。 - 【請求項１４】前記第三の層が、アルミニウム−シリコ
ン複合材料から成ることを特徴とする請求項11記載の方
法。 - 【請求項１５】前記複合材料の約11重量％がシリコンで
あることを特徴とする請求項14記載の方法。 - 【請求項１６】前記材料を600〜800℃の範囲で加熱する
ことを特徴とする請求項11記載の方法。 - 【請求項１７】前記材料を約740℃に加熱することを特
徴をとする請求項11記載の方法。 - 【請求項１８】前記チタンの層の厚さが200〜1,000オン
グストロームの範囲内にあることを特徴とする請求項11
記載の方法。 - 【請求項１９】前記チタンの層の厚さが約500オングス
トロームであることを特徴とする請求項11記載の方法。 - 【請求項２０】前記銀の層の厚さが3,000〜20,000オン
グストロームの範囲内にあることを特徴とする請求項11
記載の方法。 - 【請求項２１】前記第三の層の厚さが30,000〜60,000オ
ングストロームの範囲内にあることを特徴とする請求項
11記載の方法。 - 【請求項２２】前記層のすべてが実質的に同じ広がりを
持つことを特徴とする請求項11記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/314,808 US4921158A (en) | 1989-02-24 | 1989-02-24 | Brazing material |
| US314,808 | 1989-02-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH038346A JPH038346A (ja) | 1991-01-16 |
| JPH0760836B2 true JPH0760836B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=23221535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2041376A Expired - Fee Related JPH0760836B2 (ja) | 1989-02-24 | 1990-02-23 | ろう付け材料 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4921158A (ja) |
| EP (1) | EP0384645A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0760836B2 (ja) |
| KR (1) | KR0146356B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9204731D0 (en) * | 1992-03-05 | 1992-04-15 | Westinghouse Brake & Signal | A solder joint |
| DE19528441C2 (de) * | 1995-03-01 | 1997-12-18 | Fraunhofer Ges Forschung | Untermetallisierung für Lotmaterialien |
| US6199748B1 (en) * | 1999-08-20 | 2001-03-13 | Nova Crystals, Inc. | Semiconductor eutectic alloy metal (SEAM) technology for fabrication of compliant composite substrates and integration of materials |
| KR100499722B1 (ko) * | 2000-02-29 | 2005-07-07 | 오므론 가부시키가이샤 | 칩형 반도체 소자 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB873803A (en) * | 1959-05-29 | 1961-07-26 | Westinghouse Brake & Signal | Improvements in or relating to semi-conductor devices |
| US3253951A (en) | 1962-06-18 | 1966-05-31 | Bell Telephone Labor Inc | Method of making low resistance contact to silicon semiconductor device |
| NL6617141A (ja) | 1966-02-11 | 1967-08-14 | Siemens Ag | |
| DE1789062C3 (de) * | 1968-09-30 | 1978-11-30 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zum Herstellen von Metallkontaktschichten für Halbleiteranordnungen |
| JPS5929140B2 (ja) * | 1976-10-04 | 1984-07-18 | 株式会社東芝 | 半導体整流装置の製造方法 |
| JPS5678130A (en) | 1979-11-30 | 1981-06-26 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and its manufacture |
| JPS5685831A (en) * | 1979-12-14 | 1981-07-13 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
| FR2487577A1 (fr) * | 1980-07-22 | 1982-01-29 | Silicium Semiconducteur Ssc | Procede de montage d'un composant semiconducteur de puissance |
| JPS6035822B2 (ja) * | 1980-11-14 | 1985-08-16 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置 |
| DE3406542A1 (de) * | 1984-02-23 | 1985-08-29 | Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn | Verfahren zum herstellen eines halbleiterbauelementes |
| US4602731A (en) * | 1984-12-24 | 1986-07-29 | Borg-Warner Corporation | Direct liquid phase bonding of ceramics to metals |
-
1989
- 1989-02-24 US US07/314,808 patent/US4921158A/en not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-02-15 EP EP90301615A patent/EP0384645A1/en not_active Withdrawn
- 1990-02-23 JP JP2041376A patent/JPH0760836B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1990-02-24 KR KR1019900002519A patent/KR0146356B1/ko not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US4921158A (en) | 1990-05-01 |
| EP0384645A1 (en) | 1990-08-29 |
| KR0146356B1 (ko) | 1998-11-02 |
| JPH038346A (ja) | 1991-01-16 |
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