JP2001342081A - セラミック部材と金属部材との接合構造および静電チャック並びに半導体素子収納用パッケージ - Google Patents
セラミック部材と金属部材との接合構造および静電チャック並びに半導体素子収納用パッケージInfo
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- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】７５０℃程度以上の高温でセラミックスとＦｅ
−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料とをロウ付けした際に、
ロウ材が金属部材の結晶粒界に侵入して金属部材を破壊
するのを防止し、セラミックスと金属部材とを強固に接
合し得るようにすること。 【解決手段】Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、α相とγ
相の結晶相のうちα相が３０体積％以下とされたパイプ
１４と、セラミックス製の基板１１とを、融点が７８０
℃程度のＡｇ−Ｃｕロウ１５を介して接合した。
−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料とをロウ付けした際に、
ロウ材が金属部材の結晶粒界に侵入して金属部材を破壊
するのを防止し、セラミックスと金属部材とを強固に接
合し得るようにすること。 【解決手段】Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、α相とγ
相の結晶相のうちα相が３０体積％以下とされたパイプ
１４と、セラミックス製の基板１１とを、融点が７８０
℃程度のＡｇ−Ｃｕロウ１５を介して接合した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電チャック、Ｉ
Ｃ，ＬＳＩ等の半導体素子のパッケージ、セラミック気
密端子等に適用されるセラミック部材と金属部材の接合
構造に関するものである。
Ｃ，ＬＳＩ等の半導体素子のパッケージ、セラミック気
密端子等に適用されるセラミック部材と金属部材の接合
構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、アルミナセラミックス等のセラミ
ックスにＡｇロウ等のロウ材を介して強固に接合される
金属材料として、熱膨張率がセラミックスに近い鉄（Ｆ
ｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケ
ル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金が一般に用いられて
いる。この金属材料とセラミックスとの接合において、
セラミックスの接合面にタングステン（Ｗ），モリブデ
ン（Ｍｏ）−マンガン（Ｍｎ）合金等の高融点金属のメ
タライズ層を形成し、そのメタライズ層上において銀
（Ａｇ）ロウ等のロウ材を介して金属部材を接合させる
のが一般的である。
ックスにＡｇロウ等のロウ材を介して強固に接合される
金属材料として、熱膨張率がセラミックスに近い鉄（Ｆ
ｅ）−ニッケル（Ｎｉ）合金または鉄（Ｆｅ）−ニッケ
ル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金が一般に用いられて
いる。この金属材料とセラミックスとの接合において、
セラミックスの接合面にタングステン（Ｗ），モリブデ
ン（Ｍｏ）−マンガン（Ｍｎ）合金等の高融点金属のメ
タライズ層を形成し、そのメタライズ層上において銀
（Ａｇ）ロウ等のロウ材を介して金属部材を接合させる
のが一般的である。
【０００３】即ち、Ｗ，Ｍｏ−Ｍｎ等を適当な樹脂バイ
ンダ，溶剤等に混合させた金属ペーストを、セラミック
スのグリーンシート（生シート）または焼成したセラミ
ックスの表面に印刷塗布し、１３００〜１６００℃の温
度、加湿Ｎ2−Ｈ2雰囲気中で焼成し、メタライズ層を形
成する。このメタライズ層の表面には、Ａｇロウ等の濡
れ性を良好にするためにＮｉメッキを施し、また金属材
料の少なくとも接合面にも、一般にＮｉメッキを施す。
次いで、セラミックス表面のメタライズ層と金属材料と
の間にＡｇロウの箔を置き、８００〜８５０℃の温度、
Ｎ2−Ｈ2雰囲気中でロウ付けする。
ンダ，溶剤等に混合させた金属ペーストを、セラミック
スのグリーンシート（生シート）または焼成したセラミ
ックスの表面に印刷塗布し、１３００〜１６００℃の温
度、加湿Ｎ2−Ｈ2雰囲気中で焼成し、メタライズ層を形
成する。このメタライズ層の表面には、Ａｇロウ等の濡
れ性を良好にするためにＮｉメッキを施し、また金属材
料の少なくとも接合面にも、一般にＮｉメッキを施す。
次いで、セラミックス表面のメタライズ層と金属材料と
の間にＡｇロウの箔を置き、８００〜８５０℃の温度、
Ｎ2−Ｈ2雰囲気中でロウ付けする。
【０００４】このような接合構造が適用される半導体素
子収納用パッケージ（以下、半導体パッケージという）
について、以下に説明する。従来、図４に示すような半
導体素子３を収容するための半導体パッケージは、通
常、酸化アルミニウム質焼結体から成り、その上面の略
中央部に半導体素子３を収容するための凹部１ａ及び凹
部１ａ周辺から外周縁にかけて導出された、Ｗ，Ｍｏ−
Ｍｎ等の高融点金属粉末から成るメタライズ層４を有す
る絶縁基体１と、半導体素子３を外部電気回路に電気的
に接続するためにそのメタライズ層４に銀ロウ等のロウ
材７を介してロウ付けされたＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から
成る外部リード端子６と、蓋体２とから構成されてい
る。
子収納用パッケージ（以下、半導体パッケージという）
について、以下に説明する。従来、図４に示すような半
導体素子３を収容するための半導体パッケージは、通
常、酸化アルミニウム質焼結体から成り、その上面の略
中央部に半導体素子３を収容するための凹部１ａ及び凹
部１ａ周辺から外周縁にかけて導出された、Ｗ，Ｍｏ−
Ｍｎ等の高融点金属粉末から成るメタライズ層４を有す
る絶縁基体１と、半導体素子３を外部電気回路に電気的
に接続するためにそのメタライズ層４に銀ロウ等のロウ
材７を介してロウ付けされたＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から
成る外部リード端子６と、蓋体２とから構成されてい
る。
【０００５】そして、絶縁基体１の凹部１ａ底面に半導
体素子３を接着材を介して接着固定するとともに、半導
体素子３の各電極をボンディングワイヤ５を介してメタ
ライズ層４に接続し、しかる後、絶縁基体１上面に蓋体
２を接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器内部
に半導体素子３を気密に封止することによって最終製品
としての半導体装置となる。
体素子３を接着材を介して接着固定するとともに、半導
体素子３の各電極をボンディングワイヤ５を介してメタ
ライズ層４に接続し、しかる後、絶縁基体１上面に蓋体
２を接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る容器内部
に半導体素子３を気密に封止することによって最終製品
としての半導体装置となる。
【０００６】なお、外部リード端子６を構成するＦｅ−
Ｎｉ−Ｃｏ合金は、この合金から成るインゴット（塊）
に圧延加工法及び打ち抜き加工法等、従来周知の金属加
工法を施すことによって所定の板状に形成し、しかる
後、これを所定温度（約１０００℃）で加熱処理し、焼
き鈍しすることによって製作される。
Ｎｉ−Ｃｏ合金は、この合金から成るインゴット（塊）
に圧延加工法及び打ち抜き加工法等、従来周知の金属加
工法を施すことによって所定の板状に形成し、しかる
後、これを所定温度（約１０００℃）で加熱処理し、焼
き鈍しすることによって製作される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、セラミックスとＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金
等の金属材料とをＡｇロウ等を介して、７５０℃程度以
上の高温で接合する際に、溶融したＡｇロウが金属材料
の結晶粒界に侵入して、接合部の金属材料を破壊すると
いう現象、所謂Ａｇロウ割れという現象を引き起こすこ
とがあった。
来例においては、セラミックスとＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金
等の金属材料とをＡｇロウ等を介して、７５０℃程度以
上の高温で接合する際に、溶融したＡｇロウが金属材料
の結晶粒界に侵入して、接合部の金属材料を破壊すると
いう現象、所謂Ａｇロウ割れという現象を引き起こすこ
とがあった。
【０００８】本発明は上記問題に鑑み完成されたもの
で、その目的は、７５０℃程度以上の高温でセラミック
スとＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料とをロウ付けし
た際に、ロウ材が金属部材の結晶粒界に侵入して金属部
材を破壊するのを防止し、セラミックスと金属部材との
接合性を良好なものとし、その結果気密性等に優れたセ
ラミックスと金属部材との接合構造を得ることにある。
で、その目的は、７５０℃程度以上の高温でセラミック
スとＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属材料とをロウ付けし
た際に、ロウ材が金属部材の結晶粒界に侵入して金属部
材を破壊するのを防止し、セラミックスと金属部材との
接合性を良好なものとし、その結果気密性等に優れたセ
ラミックスと金属部材との接合構造を得ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミック部材
と金属部材との接合構造は、セラミックス部材と、Ｆｅ
−Ｎｉ合金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、α相
とγ相の結晶相のうちα相が３０体積％以下とされた金
属部材とを、融点が７５０℃以上のロウ材を介して接合
したことを特徴とする。
と金属部材との接合構造は、セラミックス部材と、Ｆｅ
−Ｎｉ合金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、α相
とγ相の結晶相のうちα相が３０体積％以下とされた金
属部材とを、融点が７５０℃以上のロウ材を介して接合
したことを特徴とする。
【００１０】本発明は、上記の構成により、７５０℃程
度以上の高温でセラミックス部材とＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合
金等の金属部材とをロウ付けした際に、ロウ材が金属部
材の結晶粒界に侵入して金属部材を破壊するのを防止
し、セラミックス部材と金属部材とを強固に接合し得
る。その結果、気密性等に優れたセラミックス部材と金
属部材との接合構造を得ることができる。
度以上の高温でセラミックス部材とＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合
金等の金属部材とをロウ付けした際に、ロウ材が金属部
材の結晶粒界に侵入して金属部材を破壊するのを防止
し、セラミックス部材と金属部材とを強固に接合し得
る。その結果、気密性等に優れたセラミックス部材と金
属部材との接合構造を得ることができる。
【００１１】即ち、このような接合性の改善は以下のよ
うな原理に基づくものと考えられる。Ｆｅ−Ｎｉ合金，
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の結晶相は、高温で安定なγ相
（面心立方格子）と低温で安定なα相（体心立方格子）
とが存在し、一般にこれら合金の未加工のインゴット
（塊）はγ相のみから成るが、圧延加工や研削加工等を
施すことにより結晶が応力誘起マルテンサイト変態を起
こし、γ相の一部がα相に転移する。この相転移した金
属部材を、セラミック部材にロウ付けすると、７００℃
付近でα相がγ相に戻り、このとき金属部材が体積収縮
し、相転移した領域にマイクロクラックが発生する。
うな原理に基づくものと考えられる。Ｆｅ−Ｎｉ合金，
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の結晶相は、高温で安定なγ相
（面心立方格子）と低温で安定なα相（体心立方格子）
とが存在し、一般にこれら合金の未加工のインゴット
（塊）はγ相のみから成るが、圧延加工や研削加工等を
施すことにより結晶が応力誘起マルテンサイト変態を起
こし、γ相の一部がα相に転移する。この相転移した金
属部材を、セラミック部材にロウ付けすると、７００℃
付近でα相がγ相に戻り、このとき金属部材が体積収縮
し、相転移した領域にマイクロクラックが発生する。
【００１２】このような体積収縮の様子を図2のグラフ
｛「電子金属材料デザインガイド」総合電子出版社（坂
本光雄著）参照｝に示す。同図は、縦軸にＦｅ−Ｎｉ−
Ｃｏ合金の熱膨張率、横軸に温度（℃）をとったもので
あり、Ａは相転移のないＦｅ５６．２ｗｔ（重量）％−
Ｎｉ２７．４ｗｔ％−Ｃｏ１６．４ｗｔ％合金を−１０
０℃程度に一旦冷却した後の熱膨張率の変化、ＢはＡと
同じ合金を−１００℃程度に一旦冷却しγ相からα相に
相転移させた後の熱膨張率の変化である。Ｂにおいて、
４００℃以下では相転移がなくＡよりも熱膨張率が大き
く、５００℃付近からα相からγ相に転移し始めて７０
０℃程度以上でγ相に戻る。このとき、図2には明示さ
れていないが、Ｂにおいて７００℃程度で熱膨張率が小
さくなり、体積収縮が発生する。
｛「電子金属材料デザインガイド」総合電子出版社（坂
本光雄著）参照｝に示す。同図は、縦軸にＦｅ−Ｎｉ−
Ｃｏ合金の熱膨張率、横軸に温度（℃）をとったもので
あり、Ａは相転移のないＦｅ５６．２ｗｔ（重量）％−
Ｎｉ２７．４ｗｔ％−Ｃｏ１６．４ｗｔ％合金を−１０
０℃程度に一旦冷却した後の熱膨張率の変化、ＢはＡと
同じ合金を−１００℃程度に一旦冷却しγ相からα相に
相転移させた後の熱膨張率の変化である。Ｂにおいて、
４００℃以下では相転移がなくＡよりも熱膨張率が大き
く、５００℃付近からα相からγ相に転移し始めて７０
０℃程度以上でγ相に戻る。このとき、図2には明示さ
れていないが、Ｂにおいて７００℃程度で熱膨張率が小
さくなり、体積収縮が発生する。
【００１３】そして、ロウ付け前のα相が多ければ多い
ほど体積収縮も大きくなり、マイクロクラックも増大す
ることになり、その結果ロウ付けの際にロウ材がマイク
ロクラックに侵入するとともに熱応力が加わって破壊に
至ることとなる。従って、本発明では、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ合金等におけるα相の占める量を所定の値以下に制御
することにより、ロウ材による割れを接合性に影響のな
い程度以下に抑制することができる。
ほど体積収縮も大きくなり、マイクロクラックも増大す
ることになり、その結果ロウ付けの際にロウ材がマイク
ロクラックに侵入するとともに熱応力が加わって破壊に
至ることとなる。従って、本発明では、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ合金等におけるα相の占める量を所定の値以下に制御
することにより、ロウ材による割れを接合性に影響のな
い程度以下に抑制することができる。
【００１４】本発明の静電チャックは、金属製の筒状体
と、該筒状体の上側開口を封止するようにロウ付けさ
れ、被処理体であるウエハを静電気力により上面に吸着
するための電極を具備するとともに、前記筒状体の上側
開口内に対応する部位に厚さ方向に貫通孔が形成された
セラミックス製の載置台とを具備した静電チャックにお
いて、Ｆｅ−Ｎｉ合金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から
成り、α相とγ相の結晶相のうちα相が３０体積％以下
とされた、上端に鍔部が形成されたガス導入用のパイプ
が、前記筒状体内で前記上端が前記貫通孔に対し同軸状
に配置され、かつ前記鍔部の上面が前記載置台下面の前
記貫通孔周囲に本発明の接合構造により接合されている
ことを特徴とする。
と、該筒状体の上側開口を封止するようにロウ付けさ
れ、被処理体であるウエハを静電気力により上面に吸着
するための電極を具備するとともに、前記筒状体の上側
開口内に対応する部位に厚さ方向に貫通孔が形成された
セラミックス製の載置台とを具備した静電チャックにお
いて、Ｆｅ−Ｎｉ合金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から
成り、α相とγ相の結晶相のうちα相が３０体積％以下
とされた、上端に鍔部が形成されたガス導入用のパイプ
が、前記筒状体内で前記上端が前記貫通孔に対し同軸状
に配置され、かつ前記鍔部の上面が前記載置台下面の前
記貫通孔周囲に本発明の接合構造により接合されている
ことを特徴とする。
【００１５】本発明の静電チャックは、上記構成によ
り、ガス導入用のパイプが載置台に接合性良く接合さ
れ、その結果パイプからのガスの漏れが防止され、均熱
化用ガス導入、雰囲気ガス導入、ウエハのエッチング、
成膜等の処理が長期にわたり安定的に行え、また静電チ
ャックおよび半導体素子等の製造装置が長寿命化する。
り、ガス導入用のパイプが載置台に接合性良く接合さ
れ、その結果パイプからのガスの漏れが防止され、均熱
化用ガス導入、雰囲気ガス導入、ウエハのエッチング、
成膜等の処理が長期にわたり安定的に行え、また静電チ
ャックおよび半導体素子等の製造装置が長寿命化する。
【００１６】本発明の半導体素子収納用パッケージは、
セラミックスから成り上面に半導体素子を載置する載置
部を有するとともに、該載置部の周辺から外周縁にかけ
て導出するようにメタライズ層が形成された基体と、該
基体から外部に突出するように前記メタライズ層の前記
外周縁側にロウ材を介して接合され、かつＦｅ−Ｎｉ合
金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、α相とγ相の
結晶相のうちα相が３０体積％以下とされた外部リード
端子とを具備した半導体素子収納用パッケージにおい
て、前記基体と前記外部リード端子とが本発明の接合構
造により接合されていることを特徴とする。
セラミックスから成り上面に半導体素子を載置する載置
部を有するとともに、該載置部の周辺から外周縁にかけ
て導出するようにメタライズ層が形成された基体と、該
基体から外部に突出するように前記メタライズ層の前記
外周縁側にロウ材を介して接合され、かつＦｅ−Ｎｉ合
金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、α相とγ相の
結晶相のうちα相が３０体積％以下とされた外部リード
端子とを具備した半導体素子収納用パッケージにおい
て、前記基体と前記外部リード端子とが本発明の接合構
造により接合されていることを特徴とする。
【００１７】本発明の半導体パッケージは、上記構成に
より、外部リード端子を基板上に強固にかつ接合性良く
接合することができ、その結果外部リード端子の接合不
良による断線、信号の伝送損失、高周波信号の反射等の
電気的特性も改善されることとなる。
より、外部リード端子を基板上に強固にかつ接合性良く
接合することができ、その結果外部リード端子の接合不
良による断線、信号の伝送損失、高周波信号の反射等の
電気的特性も改善されることとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明のセラミック部材と金属部
材との接合構造、およびその接合構造を適用した静電チ
ャック，半導体パッケージについて、以下に詳細に説明
する。
材との接合構造、およびその接合構造を適用した静電チ
ャック，半導体パッケージについて、以下に詳細に説明
する。
【００１９】本発明において、α相とγ相の結晶相のう
ちα相が３０体積％以下とされた、Ｆｅ−Ｎｉ合金また
はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る金属部材を用いるが、
α相が３０体積％を超えると、α相からγ相への相転移
時の体積収縮によるマイクロクラックが大きくかつ多く
なり、そのため、金属部材の接合部表面に形成されたＮ
ｉ等のメッキ層にまでクラックが発生し、メッキ層の割
れを通してロウ材が金属部材の結晶粒界に侵入する。そ
の結果、金属部材の接合部がロウ材により破壊され、そ
の接合性がきわめて劣化することとなる。接合性をより
良好なものとするには、α相が占める割合を１０体積％
以下とすることが好ましい。
ちα相が３０体積％以下とされた、Ｆｅ−Ｎｉ合金また
はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る金属部材を用いるが、
α相が３０体積％を超えると、α相からγ相への相転移
時の体積収縮によるマイクロクラックが大きくかつ多く
なり、そのため、金属部材の接合部表面に形成されたＮ
ｉ等のメッキ層にまでクラックが発生し、メッキ層の割
れを通してロウ材が金属部材の結晶粒界に侵入する。そ
の結果、金属部材の接合部がロウ材により破壊され、そ
の接合性がきわめて劣化することとなる。接合性をより
良好なものとするには、α相が占める割合を１０体積％
以下とすることが好ましい。
【００２０】このようなα相が３０体積％以下とされ
た、Ｆｅ−Ｎｉ合金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成
る金属部材は、この金属部材の研削加工，圧延加工等の
機械的加工の度合いを制御することにより、作製するこ
とができる。例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の場合、冷
間加工の加工率を５０％以下とすることにより、α相を
３０体積％以下とすることができる。同様に、α相を１
０体積％以下とするには、冷間加工の加工率を３０％以
下とする。この加工率は、例えば金属板の場合、加工前
の板厚をｔ0，加工後の板厚をｔ1としたとき、（ｔ0−
ｔ1）／ｔ0×１００（％）と定義されるものである。
た、Ｆｅ−Ｎｉ合金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成
る金属部材は、この金属部材の研削加工，圧延加工等の
機械的加工の度合いを制御することにより、作製するこ
とができる。例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金の場合、冷
間加工の加工率を５０％以下とすることにより、α相を
３０体積％以下とすることができる。同様に、α相を１
０体積％以下とするには、冷間加工の加工率を３０％以
下とする。この加工率は、例えば金属板の場合、加工前
の板厚をｔ0，加工後の板厚をｔ1としたとき、（ｔ0−
ｔ1）／ｔ0×１００（％）と定義されるものである。
【００２１】また、α相の体積％は、予め作成された検
量線を元にＸ線回折のピーク強度比から求めることがで
きる。検量線は、予め定量された複数のサンプルからα
相の量とＸ線ピーク強度比を求めたものであり、例えば
α相の量が増加するとそれに比例してＸ線ピーク強度比
も大きくなるといったデータのグラフを作成しておき、
そのグラフを元にＸ線ピーク強度比からα相の量を特定
できることとなる。
量線を元にＸ線回折のピーク強度比から求めることがで
きる。検量線は、予め定量された複数のサンプルからα
相の量とＸ線ピーク強度比を求めたものであり、例えば
α相の量が増加するとそれに比例してＸ線ピーク強度比
も大きくなるといったデータのグラフを作成しておき、
そのグラフを元にＸ線ピーク強度比からα相の量を特定
できることとなる。
【００２２】本発明では、融点が７５０℃以上のロウ材
によりロウ付けするが、融点が７５０℃未満では、ロウ
付け時の温度が７５０℃未満となり、金属材料のα相か
らγ相への相転移が不完全なままロウ付けが完了するこ
ととなり易い。その場合、ロウ付け後に７５０℃以上の
熱処理がないとしても、熱膨張率の大きなα相が残るた
め、ロウ付け後の外部からの熱伝導、熱処理等の繰り返
しにより、α相とγ相との熱膨張率の違いから金属材料
にマイクロクラックが発生し、進展し易いものとなる。
また、このロウ付け工程後に７５０℃以上の熱処理があ
ると、再度相転移が起こり、マイクロクラックが進展し
易いものとなる。
によりロウ付けするが、融点が７５０℃未満では、ロウ
付け時の温度が７５０℃未満となり、金属材料のα相か
らγ相への相転移が不完全なままロウ付けが完了するこ
ととなり易い。その場合、ロウ付け後に７５０℃以上の
熱処理がないとしても、熱膨張率の大きなα相が残るた
め、ロウ付け後の外部からの熱伝導、熱処理等の繰り返
しにより、α相とγ相との熱膨張率の違いから金属材料
にマイクロクラックが発生し、進展し易いものとなる。
また、このロウ付け工程後に７５０℃以上の熱処理があ
ると、再度相転移が起こり、マイクロクラックが進展し
易いものとなる。
【００２３】金属部材をロウ付けするセラミックスとし
ては、７５０℃以上でロウ付けが可能なものであればよ
く、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックス，窒化アルミニ
ウム（ＡｌＮ）セラミックス，窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）セ
ラミックス，フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2）
セラミックス，ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）セ
ラミックス等である。
ては、７５０℃以上でロウ付けが可能なものであればよ
く、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックス，窒化アルミニ
ウム（ＡｌＮ）セラミックス，窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）セ
ラミックス，フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2）
セラミックス，ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）セ
ラミックス等である。
【００２４】次に、本発明の静電チャックについて以下
に説明する。図3は本発明の静電チャックを示し、同図
において、２１は、Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ
合金等からなる筒状体であり、例えばその内部を大気状
態とし外部を真空状態として気密封止するためのもので
ある。２２は、筒状体２１の上側開口に封止されて設置
され、被処理体であるＳｉ，ＧａＡｓ等の半導体材料等
から成るウエハ（図示せず）を静電気力により上面に吸
着し載置するセラミックス製の載置台、２３は、パイプ
２４の鍔部２４ａの下面に上面がロウ付けされ、パイプ
２４を支持するセラミックス製のリング体、２４は、Ｆ
ｅ−Ｎｉ合金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、α
相とγ相の結晶相のうちα相が３０体積％以下とされ
た、上端に鍔部２４ａが形成されたガス導入用のパイプ
である。２５は、静電気力発生用の電極、２６は、筒状
体２１の上側開口内に対応する部位に厚さ方向に形成さ
れた貫通孔である。
に説明する。図3は本発明の静電チャックを示し、同図
において、２１は、Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ
合金等からなる筒状体であり、例えばその内部を大気状
態とし外部を真空状態として気密封止するためのもので
ある。２２は、筒状体２１の上側開口に封止されて設置
され、被処理体であるＳｉ，ＧａＡｓ等の半導体材料等
から成るウエハ（図示せず）を静電気力により上面に吸
着し載置するセラミックス製の載置台、２３は、パイプ
２４の鍔部２４ａの下面に上面がロウ付けされ、パイプ
２４を支持するセラミックス製のリング体、２４は、Ｆ
ｅ−Ｎｉ合金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、α
相とγ相の結晶相のうちα相が３０体積％以下とされ
た、上端に鍔部２４ａが形成されたガス導入用のパイプ
である。２５は、静電気力発生用の電極、２６は、筒状
体２１の上側開口内に対応する部位に厚さ方向に形成さ
れた貫通孔である。
【００２５】本発明のパイプ２４は、その鍔部２４ａの
下面がリング体２３上面に、鍔部２４ａの上面が載置台
２２下面の貫通孔２６周囲に接合されて、リング体２３
の中心孔に挿入設置されている。また、パイプ２４は、
筒状体２１内でその上端が貫通孔２６に対して同軸状に
配置される。即ち、パイプ２４の少なくとも上端が貫通
孔２６に対して同軸状とされていればよく、上端より下
方の胴体部が貫通孔２６に対して同軸状になっていなく
ても構わない。
下面がリング体２３上面に、鍔部２４ａの上面が載置台
２２下面の貫通孔２６周囲に接合されて、リング体２３
の中心孔に挿入設置されている。また、パイプ２４は、
筒状体２１内でその上端が貫通孔２６に対して同軸状に
配置される。即ち、パイプ２４の少なくとも上端が貫通
孔２６に対して同軸状とされていればよく、上端より下
方の胴体部が貫通孔２６に対して同軸状になっていなく
ても構わない。
【００２６】パイプ２４の鍔部２４ａは、パイプ２４の
管軸方向に垂直な方向（径方向）に２〜１５ｍｍの幅で
形成されているのがよく、２ｍｍ未満では、鍔部２４ａ
の接合面積が小さく接合強度が不十分であり、１５ｍｍ
を超えると、鍔部２４ａの接合による拘束が強化され過
ぎて、パイプ２４自体が割れ易くなる。
管軸方向に垂直な方向（径方向）に２〜１５ｍｍの幅で
形成されているのがよく、２ｍｍ未満では、鍔部２４ａ
の接合面積が小さく接合強度が不十分であり、１５ｍｍ
を超えると、鍔部２４ａの接合による拘束が強化され過
ぎて、パイプ２４自体が割れ易くなる。
【００２７】また、パイプ２４の接合部である鍔部２４
ａには、その表面にＮｉ，Ａｕ等の耐蝕性に優れかつロ
ウ材と濡れ性の良い金属を、メッキ法により０．５〜２
０μｍ、より好ましくは０．５〜９μｍの厚みに被着さ
せておくのがよい。この場合、鍔部２４ａの酸化腐食を
有効に防止することができるとともに、鍔部２４ａと、
載置台２２およびリング体２３とを強固に接合させるこ
とができる。
ａには、その表面にＮｉ，Ａｕ等の耐蝕性に優れかつロ
ウ材と濡れ性の良い金属を、メッキ法により０．５〜２
０μｍ、より好ましくは０．５〜９μｍの厚みに被着さ
せておくのがよい。この場合、鍔部２４ａの酸化腐食を
有効に防止することができるとともに、鍔部２４ａと、
載置台２２およびリング体２３とを強固に接合させるこ
とができる。
【００２８】上記のリング体２３は、パイプ２４を支持
するものであり、これが鍔部２４ａの下面にロウ付けさ
れているのが好ましい。リング体２３上面の鍔部２４ａ
とのロウ付け部には、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ等のメタライズ
層およびメッキ層を形成するのがよい。また、リング体
２３のリング部の径方向の幅は２〜１５ｍｍであるのが
良く、２ｍｍ未満では、パイプ２４の鍔部２４ａを支持
固定するバックアップリングとして十分な応力緩和の機
能を果たさなくなり、１５ｍｍを超えると、パイプ２４
の鍔部２４ａの拘束力が強化され過ぎて、パイプ２４自
体が割れ易くなる。
するものであり、これが鍔部２４ａの下面にロウ付けさ
れているのが好ましい。リング体２３上面の鍔部２４ａ
とのロウ付け部には、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ等のメタライズ
層およびメッキ層を形成するのがよい。また、リング体
２３のリング部の径方向の幅は２〜１５ｍｍであるのが
良く、２ｍｍ未満では、パイプ２４の鍔部２４ａを支持
固定するバックアップリングとして十分な応力緩和の機
能を果たさなくなり、１５ｍｍを超えると、パイプ２４
の鍔部２４ａの拘束力が強化され過ぎて、パイプ２４自
体が割れ易くなる。
【００２９】さらに、リング体２３のリング部の厚さは
２〜１５ｍｍであるのが良く、２ｍｍ未満では、強度が
不十分でリング体２３自体が割れ易くなり、１５ｍｍを
超えると、パイプ２４の鍔部２４ａの拘束力が強化され
過ぎることはないが、リング体２３および他の部品が大
型化し実用性が低下する。
２〜１５ｍｍであるのが良く、２ｍｍ未満では、強度が
不十分でリング体２３自体が割れ易くなり、１５ｍｍを
超えると、パイプ２４の鍔部２４ａの拘束力が強化され
過ぎることはないが、リング体２３および他の部品が大
型化し実用性が低下する。
【００３０】本発明において、載置台２２およびリング
体２３はセラミックスから成り、具体的にはアルミナ
（Ａｌ2Ｏ3）セラミックス，窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）セラミックス，窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）セラミック
ス，フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2）セラミッ
クス，ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）セラミック
ス等である。
体２３はセラミックスから成り、具体的にはアルミナ
（Ａｌ2Ｏ3）セラミックス，窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）セラミックス，窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）セラミック
ス，フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ2）セラミッ
クス，ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）セラミック
ス等である。
【００３１】なお、上記静電チャックにおいて、筒状体
２１とウエハに電圧を印加して静電気力により吸着させ
る直流電源（図示せず）が設けられることはいうまでも
ない。
２１とウエハに電圧を印加して静電気力により吸着させ
る直流電源（図示せず）が設けられることはいうまでも
ない。
【００３２】本発明による半導体素子を収容する半導体
パッケージにおいて、セラミック部材から成る絶縁基体
（以下、基体という）と金属部材から成る外部リード端
子との接合について説明する。本発明の半導体パッケー
ジ全体の基本構成は、図４のものと同様であり、１はセ
ラミック部材としての基体、２は蓋体である。この基体
１と蓋体２とで内部に半導体素子３を収容する容器が構
成される。
パッケージにおいて、セラミック部材から成る絶縁基体
（以下、基体という）と金属部材から成る外部リード端
子との接合について説明する。本発明の半導体パッケー
ジ全体の基本構成は、図４のものと同様であり、１はセ
ラミック部材としての基体、２は蓋体である。この基体
１と蓋体２とで内部に半導体素子３を収容する容器が構
成される。
【００３３】この基体１は、例えばアルミナセラミック
ス，窒化アルミニウムセラミックス等から成り、その上
面中央部に、半導体素子３の載置部であり、半導体素子
３を収容するための空所を形成する凹部１ａが設けてあ
り、その凹部１ａ底面には半導体素子３がロウ材、ガラ
ス、樹脂等の接着材を介して接着固定される。
ス，窒化アルミニウムセラミックス等から成り、その上
面中央部に、半導体素子３の載置部であり、半導体素子
３を収容するための空所を形成する凹部１ａが設けてあ
り、その凹部１ａ底面には半導体素子３がロウ材、ガラ
ス、樹脂等の接着材を介して接着固定される。
【００３４】基体１は、例えば窒化アルミニウムセラミ
ックスにより形成されている場合、主原料としての窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）に焼結助剤としてのイットリア
やカルシア及び適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥
漿状となすとともに、これを従来周知のドクターブレー
ド法やカレンダーロール法を採用することによってセラ
ミックグリーンシート（生シート）を形成する。しかる
後、このグリーンシートに貫通導体形成のために適当な
打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、高温（約１
８００℃）で焼成することによって製作される。
ックスにより形成されている場合、主原料としての窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）に焼結助剤としてのイットリア
やカルシア及び適当な有機溶剤、溶媒を添加混合して泥
漿状となすとともに、これを従来周知のドクターブレー
ド法やカレンダーロール法を採用することによってセラ
ミックグリーンシート（生シート）を形成する。しかる
後、このグリーンシートに貫通導体形成のために適当な
打ち抜き加工を施すとともに複数枚積層し、高温（約１
８００℃）で焼成することによって製作される。
【００３５】この窒化アルミニウムセラミックスから成
る基体１は、その熱伝導率が１５０Ｗ／ｍＫ（Ｗ・ｍ-1
・Ｋ-1）以上であり、熱を伝え易いことから基体１の凹
部１ａ底面に接着固定した半導体素子３が作動時に熱を
発したとしても、半導体素子３の発した熱は基体１を介
して大気中に良好に放出され、その結果、半導体素子３
を常に適温として半導体素子３を長期間にわたり正常か
つ安定に作動させることができる。
る基体１は、その熱伝導率が１５０Ｗ／ｍＫ（Ｗ・ｍ-1
・Ｋ-1）以上であり、熱を伝え易いことから基体１の凹
部１ａ底面に接着固定した半導体素子３が作動時に熱を
発したとしても、半導体素子３の発した熱は基体１を介
して大気中に良好に放出され、その結果、半導体素子３
を常に適温として半導体素子３を長期間にわたり正常か
つ安定に作動させることができる。
【００３６】また、基体１はその上面中央部に設けた凹
部１ａの周辺から外周縁にかけて複数個のメタライズ層
４が被着形成されており、メタライズ層４の凹部１ａ周
辺部側には半導体素子３の電極がボンデイングワイヤ５
を介して電気的に接続され、また基体１の外周縁側に導
出された部位には外部リード端子６が銀ロウ等のロウ材
７を介してロウ付けされている。
部１ａの周辺から外周縁にかけて複数個のメタライズ層
４が被着形成されており、メタライズ層４の凹部１ａ周
辺部側には半導体素子３の電極がボンデイングワイヤ５
を介して電気的に接続され、また基体１の外周縁側に導
出された部位には外部リード端子６が銀ロウ等のロウ材
７を介してロウ付けされている。
【００３７】基体１に設けたメタライズ層４は外部電気
回路に接続される外部リード端子６と半導体素子３の各
電極とを電気的に導通させる作用をなし、Ｗ，Ｍｏ，Ｍ
ｎ等の金属粉末で形成されている。
回路に接続される外部リード端子６と半導体素子３の各
電極とを電気的に導通させる作用をなし、Ｗ，Ｍｏ，Ｍ
ｎ等の金属粉末で形成されている。
【００３８】メタライズ層４は、例えばＷ等の金属粉末
に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、
基体１となるセラミックグリーンシートに予め従来周知
のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布して
おくことによって、基体１の凹部１ａ周辺から外周縁に
かけて所定パターンに被着形成される。
に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た金属ペーストを、
基体１となるセラミックグリーンシートに予め従来周知
のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布して
おくことによって、基体１の凹部１ａ周辺から外周縁に
かけて所定パターンに被着形成される。
【００３９】基体１に設けたメタライズ層４は、基体１
を構成するセラミックスが比誘電率が８．５（室温で信
号の周波数１ＭＨｚ）以下と低い窒化アルミニウムセラ
ミックスから成る場合、メタライズ層４を伝わる電気信
号の伝搬速度が速いものとなり、その結果、基体１の凹
部１ａ底面に電気信号の高速伝搬を要求する高速駆動を
行う半導体素子の収容が可能となり、好ましい。
を構成するセラミックスが比誘電率が８．５（室温で信
号の周波数１ＭＨｚ）以下と低い窒化アルミニウムセラ
ミックスから成る場合、メタライズ層４を伝わる電気信
号の伝搬速度が速いものとなり、その結果、基体１の凹
部１ａ底面に電気信号の高速伝搬を要求する高速駆動を
行う半導体素子の収容が可能となり、好ましい。
【００４０】なお、メタライズ層４はその露出する外表
面に、Ｎｉ，Ａｕ等の耐蝕性に優れかつロウ材と濡れ性
の良い金属を、メッキ法により０．５〜２０μｍ、より
好ましくは０．５〜９μｍの厚みに被着させておくと、
メタライズ層４の酸化腐食を有効に防止することができ
るとともに、メタライズ層４とボンデイングワイヤ５及
び外部リード端子６とのロウ付け接合を強固なものとな
すことができる。従って、メタライズ層４はその表面に
Ｎｉ，Ａｕ等の耐蝕性に優れかつロウ材と濡れ性の良い
金属をメッキ法により０．５〜２０μｍの厚みに被着さ
せておくことが好ましい。
面に、Ｎｉ，Ａｕ等の耐蝕性に優れかつロウ材と濡れ性
の良い金属を、メッキ法により０．５〜２０μｍ、より
好ましくは０．５〜９μｍの厚みに被着させておくと、
メタライズ層４の酸化腐食を有効に防止することができ
るとともに、メタライズ層４とボンデイングワイヤ５及
び外部リード端子６とのロウ付け接合を強固なものとな
すことができる。従って、メタライズ層４はその表面に
Ｎｉ，Ａｕ等の耐蝕性に優れかつロウ材と濡れ性の良い
金属をメッキ法により０．５〜２０μｍの厚みに被着さ
せておくことが好ましい。
【００４１】また、基体１に被着させたメタライズ層４
には、基体１から外部に突出するように外部リート端子
６が銀ロウ等のロウ材７によりロウ付けされており、外
部リード端子６は半導体素子３の各電極を外部電気回路
に電気的に接続する作用をなす。
には、基体１から外部に突出するように外部リート端子
６が銀ロウ等のロウ材７によりロウ付けされており、外
部リード端子６は半導体素子３の各電極を外部電気回路
に電気的に接続する作用をなす。
【００４２】外部リード端子６はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金
から成り、その合金のインゴット（塊）を圧延加工法や
打ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を採用し、所
定の板状に形成するとともに所定の温度で熱処理し、焼
き鈍しすることによって製作される。
から成り、その合金のインゴット（塊）を圧延加工法や
打ち抜き加工法等の従来周知の金属加工法を採用し、所
定の板状に形成するとともに所定の温度で熱処理し、焼
き鈍しすることによって製作される。
【００４３】更に、外部リード端子６の基体１に被着さ
せたメタライズ層４へのロウ付けは、例えば、基体１に
被着させたメタライズ層４上に外部リード端子６を間に
銀ロウから成るロウ材７の箔を挟んで載置させ、しかる
後、ロウ材７の箔を７８０℃〜９００℃の温度に加熱
し、ロウ材７を溶融させることによって行われる。
せたメタライズ層４へのロウ付けは、例えば、基体１に
被着させたメタライズ層４上に外部リード端子６を間に
銀ロウから成るロウ材７の箔を挟んで載置させ、しかる
後、ロウ材７の箔を７８０℃〜９００℃の温度に加熱
し、ロウ材７を溶融させることによって行われる。
【００４４】また更に、外部リード端子６はその露出す
る外表面に、Ｎｉ，Ａｕ等の耐蝕性に優れかつロウ材と
濡れ性の良い金属を、メッキ法により０．５〜２０μｍ
の厚みに被着させておくと、外部リード端子６の酸化腐
食を有効に防止することができるとともに外部リード端
子６の外部電気回路へのロウ材を介しての電気的接続が
良好となる。従って、外部リード端子６はその表面にＮ
ｉ，Ａｕ等の耐蝕性に優れかつロウ材と濡れ性の良い金
属をメッキ法により０．５〜２０μｍの厚みに被着させ
ておくことが好ましい。より好ましくは、０．５〜９μ
ｍの厚さとするのがよい。
る外表面に、Ｎｉ，Ａｕ等の耐蝕性に優れかつロウ材と
濡れ性の良い金属を、メッキ法により０．５〜２０μｍ
の厚みに被着させておくと、外部リード端子６の酸化腐
食を有効に防止することができるとともに外部リード端
子６の外部電気回路へのロウ材を介しての電気的接続が
良好となる。従って、外部リード端子６はその表面にＮ
ｉ，Ａｕ等の耐蝕性に優れかつロウ材と濡れ性の良い金
属をメッキ法により０．５〜２０μｍの厚みに被着させ
ておくことが好ましい。より好ましくは、０．５〜９μ
ｍの厚さとするのがよい。
【００４５】そして、上述の半導体パッケージによれ
ば、基体１の凹部１ａ底面に半導体素子３をロウ材、低
融点ガラス（ガラスフリット）、樹脂等の接着剤を介し
て取着するとともに、半導体素子３の各電極をボンデイ
ングワイヤ５を介してメタライズ層４に電気的に接続
し、しかる後、基体１の上面に蓋体２を樹脂、低融点ガ
ラス等の封止材を介して接合させ、基体１と蓋体２とか
ら成る容器内部に半導体素子３を気密に収容することに
よって、製品としての半導体装置が完成する。
ば、基体１の凹部１ａ底面に半導体素子３をロウ材、低
融点ガラス（ガラスフリット）、樹脂等の接着剤を介し
て取着するとともに、半導体素子３の各電極をボンデイ
ングワイヤ５を介してメタライズ層４に電気的に接続
し、しかる後、基体１の上面に蓋体２を樹脂、低融点ガ
ラス等の封止材を介して接合させ、基体１と蓋体２とか
ら成る容器内部に半導体素子３を気密に収容することに
よって、製品としての半導体装置が完成する。
【００４６】かくして、本発明の接合構造は、７５０℃
程度以上の高温でセラミックスとＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金
等の金属材料とをロウ付けした際に、ロウ材が金属部材
の結晶粒界に侵入して金属部材を破壊するのを防止し、
セラミックスと金属部材とを強固に接合し得る。その結
果、気密性等に優れたセラミックスと金属部材との接合
構造を得ることができる。また、本発明の静電チャック
は、ガス導入用のパイプが筒状体および載置台に接合性
良く接合され、その結果パイプからのガスの漏れが防止
され、雰囲気ガス導入、ウエハのエッチング、成膜等の
処理が長期にわたり安定的に行え、また静電チャックお
よび半導体素子等の製造装置が長寿命化する。本発明の
半導体パッケージは、外部リード端子を基板上に強固に
かつ接合性良く接合することができ、その結果外部リー
ド端子の接合不良による断線、信号の伝送損失、高周波
信号の反射等の電気的特性も改善されることとなる。
程度以上の高温でセラミックスとＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金
等の金属材料とをロウ付けした際に、ロウ材が金属部材
の結晶粒界に侵入して金属部材を破壊するのを防止し、
セラミックスと金属部材とを強固に接合し得る。その結
果、気密性等に優れたセラミックスと金属部材との接合
構造を得ることができる。また、本発明の静電チャック
は、ガス導入用のパイプが筒状体および載置台に接合性
良く接合され、その結果パイプからのガスの漏れが防止
され、雰囲気ガス導入、ウエハのエッチング、成膜等の
処理が長期にわたり安定的に行え、また静電チャックお
よび半導体素子等の製造装置が長寿命化する。本発明の
半導体パッケージは、外部リード端子を基板上に強固に
かつ接合性良く接合することができ、その結果外部リー
ド端子の接合不良による断線、信号の伝送損失、高周波
信号の反射等の電気的特性も改善されることとなる。
【００４７】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は何等差し支えない。例えば、半導体パッケ
ージにおいて、外部リード端子の接合構造に限らず、蓋
体がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成り、その蓋体をセラ
ミックス製の側壁用の枠体上に接合する場合、半導体パ
ッケージの側壁を成す枠体がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等か
ら成り、その枠体の貫通孔にセラミック端子を嵌着しロ
ウ付けする場合、このセラミック端子にリード端子をロ
ウ付けする場合などにも本発明の接合構造を適用でき
る。また、半導体素子としては、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導
体集積回路素子ばかりでなく，ＬＤ（半導体レーザ素
子），ＰＤ（フォトダイオード）等の光半導体素子を用
いてもよい。
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々の変更は何等差し支えない。例えば、半導体パッケ
ージにおいて、外部リード端子の接合構造に限らず、蓋
体がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等から成り、その蓋体をセラ
ミックス製の側壁用の枠体上に接合する場合、半導体パ
ッケージの側壁を成す枠体がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等か
ら成り、その枠体の貫通孔にセラミック端子を嵌着しロ
ウ付けする場合、このセラミック端子にリード端子をロ
ウ付けする場合などにも本発明の接合構造を適用でき
る。また、半導体素子としては、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導
体集積回路素子ばかりでなく，ＬＤ（半導体レーザ素
子），ＰＤ（フォトダイオード）等の光半導体素子を用
いてもよい。
【００４８】
【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。 （実施例１）図1は、図３の静電チャックのパイプ２４
の接合構造を模したものであり、パイプ２４の鍔部２４
ａの上面のみを接合させた構成に相当する。同図におい
て、１１は窒化アルミニウムセラミックスから成る基
板、１２はＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金から成る厚さ３０μｍ
のメタライズ層、１３は厚さ３μｍのＮｉメッキ層、１
４はα相とγ相の結晶相のうちα相が３０体積％以下と
された、Ｆｅ５６．２ｗｔ％−Ｎｉ２７．４ｗｔ％−Ｃ
ｏ１６．４ｗｔ％合金から成るパイプ、１５は融点が７
８０℃程度のＡｇ−Ｃｕロウ｛ＢＡｇ−８（ＪＩＳ Ｚ
３２６１）｝である。パイプ１４の表面にも、Ａｇロ
ウの濡れ性を良好にするために、厚さ５μｍのＮｉメッ
キ層を被着させた。また、上記パイプ１４の鍔部２４ａ
の幅は１１．５ｍｍであった。
の接合構造を模したものであり、パイプ２４の鍔部２４
ａの上面のみを接合させた構成に相当する。同図におい
て、１１は窒化アルミニウムセラミックスから成る基
板、１２はＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金から成る厚さ３０μｍ
のメタライズ層、１３は厚さ３μｍのＮｉメッキ層、１
４はα相とγ相の結晶相のうちα相が３０体積％以下と
された、Ｆｅ５６．２ｗｔ％−Ｎｉ２７．４ｗｔ％−Ｃ
ｏ１６．４ｗｔ％合金から成るパイプ、１５は融点が７
８０℃程度のＡｇ−Ｃｕロウ｛ＢＡｇ−８（ＪＩＳ Ｚ
３２６１）｝である。パイプ１４の表面にも、Ａｇロ
ウの濡れ性を良好にするために、厚さ５μｍのＮｉメッ
キ層を被着させた。また、上記パイプ１４の鍔部２４ａ
の幅は１１．５ｍｍであった。
【００４９】そして、ロウ付け前にパイプ１４に含まれ
るα相の量（体積％）と、ロウ付け後の外観検査による
Ａｇロウ割れの有無について調査した結果を表１に示
す。
るα相の量（体積％）と、ロウ付け後の外観検査による
Ａｇロウ割れの有無について調査した結果を表１に示
す。
【００５０】
【表１】
【００５１】表1に示すように、パイプ１４に含まれる
α相の量が３０体積％を超えると、Ａｇロウ割れが発生
することが判った。これは、パイプ１４にＮｉメッキを
施した後、Ｎ2−Ｈ2雰囲気中で８３０℃でシンターを行
うが、このとき約７００℃で体積収縮を伴うα相からγ
相への相転移が起こり、パイプ１４にマイクロクラック
が発生して、それがＮｉメッキ層まで達し、その後のロ
ウ付け時にさらにマイクロクラックが進展するとともに
Ａｇ−Ｃｕロウがマイクロクラックに侵入しＡｇロウ割
れを引き起こしたものと考えられる。 （実施例２）図4の半導体パッケージにおける外部リー
ド端子６の接合構造を以下のように構成した。基体１は
アルミナセラミックス、蓋体２はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金
から成り、基体１上面の凹部１ａ周囲から外周縁にかけ
て、厚さ１５μｍのＷのメタライズ層４を被着し、メタ
ライズ層４上には融点が７８０℃程度のＡｇ−Ｃｕロウ
｛ＢＡｇ−８（ＪＩＳ Ｚ ３２６１）｝から成るロウ
材７を配置した。そして、α相とγ相の結晶相のうちα
相が３０体積％以下とされた、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金か
ら成る外部リード端子６を、基体１から外部に突出する
ようにメタライズ層４の外周縁側にロウ材７を介して接
合した。
α相の量が３０体積％を超えると、Ａｇロウ割れが発生
することが判った。これは、パイプ１４にＮｉメッキを
施した後、Ｎ2−Ｈ2雰囲気中で８３０℃でシンターを行
うが、このとき約７００℃で体積収縮を伴うα相からγ
相への相転移が起こり、パイプ１４にマイクロクラック
が発生して、それがＮｉメッキ層まで達し、その後のロ
ウ付け時にさらにマイクロクラックが進展するとともに
Ａｇ−Ｃｕロウがマイクロクラックに侵入しＡｇロウ割
れを引き起こしたものと考えられる。 （実施例２）図4の半導体パッケージにおける外部リー
ド端子６の接合構造を以下のように構成した。基体１は
アルミナセラミックス、蓋体２はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金
から成り、基体１上面の凹部１ａ周囲から外周縁にかけ
て、厚さ１５μｍのＷのメタライズ層４を被着し、メタ
ライズ層４上には融点が７８０℃程度のＡｇ−Ｃｕロウ
｛ＢＡｇ−８（ＪＩＳ Ｚ ３２６１）｝から成るロウ
材７を配置した。そして、α相とγ相の結晶相のうちα
相が３０体積％以下とされた、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金か
ら成る外部リード端子６を、基体１から外部に突出する
ようにメタライズ層４の外周縁側にロウ材７を介して接
合した。
【００５２】この外部リード端子６は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ
ｏ合金のバルク体を圧延加工した後、打ち抜き加工また
はエッチング加工してパターン加工したものであり、圧
延加工の条件（加工率）により外部リード端子６中に含
まれるα相の量が変化する。そして、表2は、種々の加
工率により外部リード端子６中のα相の量を変化させた
場合に、外部リード端子６の外観検査を行ったときの結
果を示すものである。
ｏ合金のバルク体を圧延加工した後、打ち抜き加工また
はエッチング加工してパターン加工したものであり、圧
延加工の条件（加工率）により外部リード端子６中に含
まれるα相の量が変化する。そして、表2は、種々の加
工率により外部リード端子６中のα相の量を変化させた
場合に、外部リード端子６の外観検査を行ったときの結
果を示すものである。
【００５３】
【表２】
【００５４】表2より、α相の量が３０％を超えると、
Ａｇロウ割れが発生することが判った。
Ａｇロウ割れが発生することが判った。
【００５５】
【発明の効果】本発明のセラミック部材と金属部材との
接合構造は、セラミックス部材と、Ｆｅ−Ｎｉ合金また
はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、α相とγ相の結晶相
のうちα相が３０体積％以下とされた金属部材とを、融
点が７５０℃以上のロウ材を介して接合したことによ
り、７５０℃程度以上の高温でセラミックス部材とＦｅ
−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属部材とをロウ付けした際に、
ロウ材が金属部材の結晶粒界に侵入して金属部材を破壊
するのを防止し、セラミックス部材と金属部材とを強固
に接合し得る。その結果、気密性等に優れたセラミック
ス部材と金属部材との接合構造を得ることができる。
接合構造は、セラミックス部材と、Ｆｅ−Ｎｉ合金また
はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、α相とγ相の結晶相
のうちα相が３０体積％以下とされた金属部材とを、融
点が７５０℃以上のロウ材を介して接合したことによ
り、７５０℃程度以上の高温でセラミックス部材とＦｅ
−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属部材とをロウ付けした際に、
ロウ材が金属部材の結晶粒界に侵入して金属部材を破壊
するのを防止し、セラミックス部材と金属部材とを強固
に接合し得る。その結果、気密性等に優れたセラミック
ス部材と金属部材との接合構造を得ることができる。
【００５６】本発明の静電チャックは、Ｆｅ−Ｎｉ合金
またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、α相とγ相の結
晶相のうちα相が３０体積％以下とされた、上端に鍔部
が形成されたガス導入用のパイプが、筒状体内で上端が
貫通孔に対し同軸状に配置され、かつ鍔部の上面が載置
台下面の貫通孔周囲に本発明の接合構造により接合され
ていることにより、ガス導入用のパイプが載置台に接合
性良く接合され、その結果パイプからのガスの漏れが防
止され、均熱化ガス導入、Ａｒガス等の雰囲気ガスの導
入、ウエハのエッチング、成膜等の処理が長期にわたり
安定的に行え、また静電チャックおよび半導体素子等の
製造装置が長寿命化する。
またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、α相とγ相の結
晶相のうちα相が３０体積％以下とされた、上端に鍔部
が形成されたガス導入用のパイプが、筒状体内で上端が
貫通孔に対し同軸状に配置され、かつ鍔部の上面が載置
台下面の貫通孔周囲に本発明の接合構造により接合され
ていることにより、ガス導入用のパイプが載置台に接合
性良く接合され、その結果パイプからのガスの漏れが防
止され、均熱化ガス導入、Ａｒガス等の雰囲気ガスの導
入、ウエハのエッチング、成膜等の処理が長期にわたり
安定的に行え、また静電チャックおよび半導体素子等の
製造装置が長寿命化する。
【００５７】本発明の半導体パッケージは、Ｆｅ−Ｎｉ
合金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、α相とγ相
の結晶相のうちα相が３０体積％以下とされた外部リー
ド端子と、基体とが本発明の接合構造により接合されて
いることにより、外部リード端子を基板上に強固にかつ
接合性良く接合することができ、その結果外部リード端
子の接合不良による断線、信号の伝送損失、高周波信号
の反射等の電気的特性も改善されることとなる。
合金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、α相とγ相
の結晶相のうちα相が３０体積％以下とされた外部リー
ド端子と、基体とが本発明の接合構造により接合されて
いることにより、外部リード端子を基板上に強固にかつ
接合性良く接合することができ、その結果外部リード端
子の接合不良による断線、信号の伝送損失、高周波信号
の反射等の電気的特性も改善されることとなる。
【図１】本発明のセラミック部材と金属部材の接合構造
の一実施形態を示す断面図である。
の一実施形態を示す断面図である。
【図２】Ｆｅ５６．２ｗｔ％−Ｎｉ２７．４ｗｔ％−Ｃ
ｏ１６．４ｗｔ％合金の温度に関する熱膨張率の変化を
示し、α相が存在しないものの曲線（Ａ）とα相が存在
するものの曲線（Ｂ）のグラフである。
ｏ１６．４ｗｔ％合金の温度に関する熱膨張率の変化を
示し、α相が存在しないものの曲線（Ａ）とα相が存在
するものの曲線（Ｂ）のグラフである。
【図３】本発明の静電チャックの断面図である。
【図４】本発明の半導体パッケージの断面図である。
１：基体 ２：蓋体 ３：半導体素子 ４：メタライズ層 ６：外部リード端子 ７：ロウ材 １１：基板 １２：メタライズ層 １３：Ｎｉメッキ層 １４：パイプ １５：Ａｇ−Ｃｕロウ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 23/14 Ｂ２３Ｋ 101:40 // Ｂ２３Ｑ 3/15 103:18 Ｂ２３Ｋ 101:40 Ｈ０１Ｌ 23/12 Ｋ 103:18 23/14 Ｍ
Claims (3)
- 【請求項１】セラミックス部材と、Ｆｅ−Ｎｉ合金また
はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、α相とγ相の結晶相
のうちα相が３０体積％以下とされた金属部材とを、融
点が７５０℃以上のロウ材を介して接合したことを特徴
とするセラミック部材と金属部材との接合構造。 - 【請求項２】金属製の筒状体と、該筒状体の上側開口を
封止するようにロウ付けされ、被処理体であるウエハを
静電気力により上面に吸着するための電極を具備すると
ともに、前記筒状体の上側開口内に対応する部位に厚さ
方向に貫通孔が形成されたセラミックス製の載置台とを
具備した静電チャックにおいて、 Ｆｅ−Ｎｉ合金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、
α相とγ相の結晶相のうちα相が３０体積％以下とされ
た、上端に鍔部が形成されたガス導入用のパイプが、前
記筒状体内で前記上端が前記貫通孔に対し同軸状に配置
され、かつ前記鍔部の上面が前記載置台下面の前記貫通
孔周囲に請求項１記載の接合構造により接合されている
ことを特徴とする静電チャック。 - 【請求項３】セラミックスから成り上面に半導体素子を
載置する載置部を有するとともに、該載置部の周辺から
外周縁にかけて導出するようにメタライズ層が形成され
た基体と、該基体から外部に突出するように前記メタラ
イズ層の前記外周縁側にロウ材を介して接合され、かつ
Ｆｅ−Ｎｉ合金またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成り、
α相とγ相の結晶相のうちα相が３０体積％以下とされ
た外部リード端子とを具備した半導体素子収納用パッケ
ージにおいて、前記基体と前記外部リード端子とが請求
項１記載の接合構造により接合されていることを特徴と
する半導体素子収納用パッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000160572A JP3866009B2 (ja) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | 静電チャックおよび半導体素子収納用パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000160572A JP3866009B2 (ja) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | 静電チャックおよび半導体素子収納用パッケージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001342081A true JP2001342081A (ja) | 2001-12-11 |
| JP3866009B2 JP3866009B2 (ja) | 2007-01-10 |
Family
ID=18664741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000160572A Expired - Fee Related JP3866009B2 (ja) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | 静電チャックおよび半導体素子収納用パッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3866009B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004048278A1 (ja) * | 2002-11-22 | 2004-06-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | イオン溶出ユニット及びこれを搭載した機器 |
| JP2010103393A (ja) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 静電チャック |
| CN104470666A (zh) * | 2012-07-11 | 2015-03-25 | 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 | 利用活性硬焊料或钎焊料接合陶瓷体的方法、具有彼此接合的至少两个陶瓷体的组件,特别是压力测量单元 |
| CN104520044A (zh) * | 2012-07-11 | 2015-04-15 | 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 | 通过活性硬焊料连结陶瓷体的方法、包括至少两个连结的陶瓷体的组件、特别是压力测量单元 |
-
2000
- 2000-05-30 JP JP2000160572A patent/JP3866009B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| WO2004048278A1 (ja) * | 2002-11-22 | 2004-06-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | イオン溶出ユニット及びこれを搭載した機器 |
| JP2010103393A (ja) * | 2008-10-27 | 2010-05-06 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 静電チャック |
| CN104470666A (zh) * | 2012-07-11 | 2015-03-25 | 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 | 利用活性硬焊料或钎焊料接合陶瓷体的方法、具有彼此接合的至少两个陶瓷体的组件,特别是压力测量单元 |
| CN104520044A (zh) * | 2012-07-11 | 2015-04-15 | 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 | 通过活性硬焊料连结陶瓷体的方法、包括至少两个连结的陶瓷体的组件、特别是压力测量单元 |
| US9631994B2 (en) | 2012-07-11 | 2017-04-25 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Method for joining ceramic bodies by means of an active hard solder, or braze, assembly having at least two ceramic bodies joined with one another, especially a pressure measuring cell |
| CN104520044B (zh) * | 2012-07-11 | 2017-09-08 | 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 | 通过活性硬焊料连结陶瓷体的方法、包括至少两个连结的陶瓷体的组件、特别是压力测量单元 |
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| JP3866009B2 (ja) | 2007-01-10 |
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