CS240038B1 - Method of semidonductor system's homogenous end to end joint production with dilatation electrode - Google Patents

Method of semidonductor system's homogenous end to end joint production with dilatation electrode Download PDF

Info

Publication number
CS240038B1
CS240038B1 CS846548A CS654884A CS240038B1 CS 240038 B1 CS240038 B1 CS 240038B1 CS 846548 A CS846548 A CS 846548A CS 654884 A CS654884 A CS 654884A CS 240038 B1 CS240038 B1 CS 240038B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
electrode
layer
thickness
aluminum
molybdenum
Prior art date
Application number
CS846548A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS654884A1 (en
Inventor
Jan May
Jaroslav Satek
Jaromir Louda
Jiri Javurek
Timotej Simko
Jaroslav Homola
Jaroslav Zamastil
Original Assignee
Jan May
Jaroslav Satek
Jaromir Louda
Jiri Javurek
Timotej Simko
Jaroslav Homola
Jaroslav Zamastil
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jan May, Jaroslav Satek, Jaromir Louda, Jiri Javurek, Timotej Simko, Jaroslav Homola, Jaroslav Zamastil filed Critical Jan May
Priority to CS846548A priority Critical patent/CS240038B1/en
Publication of CS654884A1 publication Critical patent/CS654884A1/en
Publication of CS240038B1 publication Critical patent/CS240038B1/en

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Thyristors (AREA)

Abstract

Řešení se týká způsobu výroby homogenního rovinného spoje polovodičového systému s dilatační elektrodou. Polovodičový systém je jednostranně pokoven vrstvou stříbra tloušťky max. 10 nm, načež následuje přitavení molybdenové nebo wolframové dilatační fólie na bázi hliník-křemík tloušťky 25 až 70 jum při teplotě 450 až 700 °C ve vakuu nebo ochranné atmosféře. Alternativně se mezi vrstvou stříbra a povrchem polovodičového systému vytvoří vrstva niklu nebo titanu tloušťky maximálně 3 nm nebo kombinace obou těchto vrstev. Wolframová nebo molybdenová dilatační elektroda je předem pokryta na straně spoje vrstvou silicidu příslušného kovu elektrody tloušťky maximálně 20 jum nebo alternativně vrstvou hliníku tloušťky maximálně 20 nm.The present invention relates to a process for producing a homogeneous one planar joint of a semiconductor system with an expansion electrode. Semiconductor system is one-sided coated with silver thickness max. 10 nm, followed by fusion molybdenum or tungsten dilatation aluminum-silicon-based film 25 to 70 µm at a temperature of 450 to 700 ° C; vacuum or protective atmosphere. Alternatively between the silver layer and the semiconductor surface nickel layer or titanium of a thickness of 3 nm or less; \ t a combination of both. Wolframová or a molybdenum dilatation electrode is coated in advance with a layer of silicide the respective metal electrode thickness a maximum of 20 jum or alternatively a layer aluminum of a maximum thickness of 20 nm.

Description

Vynález se týká způsobu výroby homogenního rovinného spoje polovodičového systému s dilatační elektrodou z molybdenu nebo wolframu.The invention relates to a method for producing a homogeneous planar joint of a semiconductor system with an electrolyte of molybdenum or tungsten.

V technologii výroby výkonových polovodičových součástek, např· diod, tyristorů a tranzistorů,se pro spojení křemíkové desky obsahující PN přechody s dilatační elektrodou obvykle používá tzv. slitinový spoj, který se provádí pomocí hliníkové fólie nebo fólie na bázi hliník-křemík, přičemž celý proces probíhá při teplotě vyšší než je eutektický bod slitiny hliník-křemík/ tj» nad 570° C, obvykle při teplotě kolem 700° C ve vakuu nebo ochranné atmosféře·In power semiconductor manufacturing technology, such as diodes, thyristors and transistors, a so-called alloy joint is usually used to connect a silicon wafer containing PN junction to a diode electrode using an aluminum foil or an aluminum-silicon foil, with the entire process takes place at a temperature higher than the eutectic point of the aluminum-silicon alloy / ie »above 570 ° C, usually at a temperature of about 700 ° C in a vacuum or protective atmosphere ·

Při uvedeném procesu dochází v průběhu ochlazování taveniny k tvorbě rekrystalizované vrstvy, tj. vrstvy křemíku obsahující rozpuštěný hliník. Protože hliník tvoří v křemíku akceptorovou příměs, pak v případě, kdy přitavená oblast polovodičového systému je vodivosti typu p /např.u diod a tyristorů/, je rozpuštěným hliníkem obohacena, její vodivost se zvýší, zlepší se elektrické parametry součástky. K opačné situaci dochází v případě, že přitavená část polovodičového systému je vodivosti typu n /např. u výkonových tranzistorů/. Potom dochází vlivem rozpuštěného hliníku ke snížení vodivosti nebo dokonce ke vzniku parazitního PN , přechodu a k degradaci elektrických vlastností. U některých součástek, jako např» zpětně propustných tyristorů,je nutné konIIn the process, during the cooling of the melt, a recrystallized layer, i.e. a layer of silicon containing dissolved aluminum, is formed. Since aluminum forms an acceptor dopant in silicon, if the fused region of the semiconductor system is of p-type conductivity (e.g., diodes and thyristors), it is enriched with dissolved aluminum, its conductivity is increased, the electrical parameters of the component are improved. The opposite situation occurs when the fused part of the semiconductor system is of the n / conductivity type. for power transistors. Then, due to dissolved aluminum, conductivity or even parasitic PN, transition and degradation of electrical properties occur. Some components, such as back-pass thyristors, need to be con- nected

240 038 taktovat pomocí slitinového spoje plochu polovodičového systému, ve které je typ vodivosti p i n vedle sebe.240 038 by means of an alloy joint to clock the surface of the semiconductor system in which the conductivity type p i n is next to each other.

Další nevýhodou uvedeného slitinového procesu je určitá nehomogenita nátavu způsobená nerovnoměrným smočením povrchu křemíku taveninou, vznik pnutí v křemíku a tedy značné procento výskytu poruch a degradací parametrů součástek.Another disadvantage of said alloy process is a certain inhomogeneity of the melt caused by uneven wetting of the silicon surface by the melt, stress formation in the silicon, and thus a significant percentage of failure rates and degradation of the component parameters.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby homogenního rovinného spoje polovodičového systému s dilatační elektrodou podle vynálezu, jehož podstatou je, že polovodičový systém se ✓ jednostranně pokoví vrstvou stříbra tlouštky maximálně 10,/um, načež následuje přitávení molybdenové nebo wolframové dilatační elektrody pomocí fólie ze slitiny hliníku a křemíku tloušťky 25 až 70 (dun při teplotě 450 až 700° C ve vakuu nebo ochranné atmosféře. Mezi vrstvou stříbra a povrchem polovodičového systému se vytvoří vrstva niklu nebo titanu tloušťky maximálně 3«4im nebo Imbinace obou těchto vrstev .The aforementioned disadvantages are eliminated by the method for producing a homogeneous planar joint of the semiconductor system with an expansion electrode according to the invention, which consists in that the semiconductor system is unilaterally metallized with a silver layer of maximum 10 µm, followed by fluxing of molybdenum or tungsten diode using aluminum alloy and a silicon thickness of 25 to 70 (dunes at a temperature of 450 to 700 ° C under vacuum or a protective atmosphere. A nickel or titanium layer with a thickness of at most 3-4 µm or a combination of both layers is formed between the silver layer and the surface of the semiconductor system.

Pokovení povrchu polovodičového systému vhodnými kovovými vrstvami částečně zabraňuje vytváření rekrystalizované vrstvy křemíku s dotací hliníku, zlepšuje smáčivost stykových ploch při ochlazování taveniny a umožňuje poněkud snížit teplotu slitinového procesu, a tedy opět omezit vznik rekrystalizované vrstvy. Pokrytí povrchu dilatační elektrody vrstvou silicidu příslušného kovu a event. ještě vrstvou hliníku zlepšuje smáčivost dilatační elektrody a snižuje rozpouštění křemíku v tavenině, což znovu vede ke zmenšení tlouštky rekrystalizované vrstvy.The coating of the surface of the semiconductor system with suitable metal layers partially prevents the formation of a recrystallized layer of aluminum-doped silicon, improves the wettability of the contact surfaces during melt cooling, and allows the temperature of the alloy process to be reduced somewhat, thus reducing the recrystallized layer. Covering the surface of the diode with a layer of silicide of the metal and yet another layer of aluminum improves the wettability of the expansion electrode and reduces the dissolution of silicon in the melt, which again leads to a decrease in the thickness of the recrystallized layer.

Výsledkem je strukturně homogenní spoj, který lze použít při kontaktování polovodičových struktur s libovolným typem vodivosti kontaktovaného povrchu křemíku.The result is a structurally homogeneous bond that can be used to contact semiconductor structures with any type of conductivity of the contacted silicon surface.

Vynález je vhodný pro využití u specielních součástek výkonových spínacích tranzistorů, zpětně propustných tyristorů, případně lze jeho použití rozšířit i na běžnou výrobu výkonových diod a tyristorů.The invention is suitable for use with special components of power switching transistors, back-pass thyristors, or it can be extended to the conventional production of power diodes and thyristors.

Příklad 1Example 1

Na kolektorovou N+ stranu struktury N+PNN+ výkonového tranzistoru se napaří vrstva stříbra tloušťky 3,5/um, na spojovanou plochu molybdenové elektrody vrstva hliníku tloušťky 2 /um, načež se provede slitinový spoj ve vakuu pomocí fólie hliník-křemíkOn the N + side of the N + PNN + power transistor structure, a 3.5 µm silver layer is vaporized, and a 2 µm aluminum layer is bonded to the molybdenum electrode surface to be bonded, followed by an aluminum-silicon foil bonding under vacuum.

A· tloušťky 30/um při teplotě 610° i 10° C.A · 30 µm thickness at 610 ° C and 10 ° C.

240 038240 038

Příklad 2Example 2

Na kontaktní plochu struktury zpětně propustného tyristoru se nejprve napaří vrstva titanu tloušťky 0,3^/1110, poté se galvanicky nanese vrstva niklu tloušťky 0,1 ^um, pak následuje napaření vrstvy stříbra tlouštky 3,5/Uin, načež se provede slitinový spoj struktury s molybdenovou dilatační elektrodou jako v příkladu 1·A titanium layer of 0.3 µm / 1110 thickness is first vapor deposited onto the contact surface of the back-thyristor structure, then a nickel layer of 0.1 µm is galvanically deposited, followed by a vapor deposition of 3.5 µm silver, followed by an alloy bond. structures with molybdenum diode electrode as in example 1 ·

Claims (4)

Předmět vynálezuObject of the invention 240 038240 038 1. Způsob výroby homogenního rovinného spoje polovodičového systému s dilatační elektrodou, vyznačený tím , že polovodičový systém se jednostranně pokoví vrstvou stříbra tlouštky maximálně 10 ^um, načež následuje přitavení molybdenové nebo wolframové dilatační elektrody pomocí folie ze slitiny hliníku a křemíku tlouštky 25 až 70^ při teplotě 450 až 700° C ve vakuu nebo ochranné atmosféře.A method for producing a homogeneous planar joint of a semiconductor system with an expansion electrode, characterized in that the semiconductor system is unilaterally metallized with a silver layer of maximum 10 µm thickness, followed by fusing a molybdenum or tungsten diode electrode with aluminum-silicon foil at a temperature of 450 to 700 ° C under vacuum or a protective atmosphere. 2. Způsob výroby podle bodu 1, vyznačený tím , že mezi vrstvou stříbra a povrchem polovodičového systému se vytvoří vrstva niklu nebo titanu tlouštíky maximálně 3<4im nebo kombinace obou těchto vrstev.2. A method according to claim 1, wherein a layer of nickel or titanium is formed between a silver layer and the surface of a semiconductor system with a thickness of at most 3 < 4 [mu] m or a combination of both. oO 3. Způsob výroby podle bodu 1 a 2 , vyznačený tím , že molybdenová nebo wolframová dilatační elektroda je předem pokryta na straně spoje vrstvou silicidu příslušného kovu elektrody tloušťky maximálně 20<xim.3. The process according to claim 1 or 2, characterized in that the molybdenum or tungsten electrode expansion is pre-coated on the side of the joint layer of the respective metal silicide electrode thickness of at most 20 <Xim. oO 4. Způsob výroby podle bodu 1 a 2 , v y z n a č e/n1 ý tím , že molybdenová nebo wolframová dilatační elektroda se předem jednostranně pokoví na straně spoje vrstvou hliníku tloušťky maximálně 10(4im.4. Method according to claim 1 or 2, c h e / N 1 characterized in that the molybdenum or tungsten electrode dilated beforehand unilaterally metallized on the side of the joint with an aluminum layer of thickness up to 10 (4im.
CS846548A 1984-08-30 1984-08-30 Method of semidonductor system's homogenous end to end joint production with dilatation electrode CS240038B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS846548A CS240038B1 (en) 1984-08-30 1984-08-30 Method of semidonductor system's homogenous end to end joint production with dilatation electrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS846548A CS240038B1 (en) 1984-08-30 1984-08-30 Method of semidonductor system's homogenous end to end joint production with dilatation electrode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS654884A1 CS654884A1 (en) 1985-06-13
CS240038B1 true CS240038B1 (en) 1986-02-13

Family

ID=5412802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS846548A CS240038B1 (en) 1984-08-30 1984-08-30 Method of semidonductor system's homogenous end to end joint production with dilatation electrode

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS240038B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS654884A1 (en) 1985-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8012865B2 (en) High temperature, stable SiC device interconnects and packages having low thermal resistance
US4321617A (en) System for soldering a semiconductor laser to a metal base
JP3559432B2 (en) Method of forming a semiconductor metallization system and its structure
US20040105237A1 (en) CVD diamond enhanced microprocessor cooling system
TWI440068B (en) Substrate bonding method and semiconductor device
JPH08181392A (en) Bonding material and bonding method of electric element
US5821154A (en) Semiconductor device
US20210327725A1 (en) Method of fastening a semiconductor chip on a lead frame, and electronic component
JP4136845B2 (en) Manufacturing method of semiconductor module
JP6974277B2 (en) Thermal stress compensation junction layer and power electronics assembly containing it
US6376910B1 (en) Solder-on back metal for semiconductor die
CN114999943B (en) Interconnection method of microstructure array and device bonding structure
JPS6141135B2 (en)
JPH0697671B2 (en) Method for manufacturing power semiconductor module substrate
CS240038B1 (en) Method of semidonductor system&#39;s homogenous end to end joint production with dilatation electrode
US3537174A (en) Process for forming tungsten barrier electrical connection
US4246693A (en) Method of fabricating semiconductor device by bonding together silicon substrate and electrode or the like with aluminum
JP2924097B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US11127602B2 (en) Method of fastening a semiconductor chip on a lead frame, and electronic component
CN101227060A (en) Semiconductor laser device having incomplete bonding region and electronic equipment
US20230369166A1 (en) Power semiconductor module arrangement and method for producing the same
JPS6035822B2 (en) semiconductor equipment
JPS60113954A (en) Adhesion of semiconductor substrate and heat sink
JPH1041443A (en) Semiconductor device
JPS6122459B2 (en)