JPH10107047A - ろう材層を有する半導体基体 - Google Patents

ろう材層を有する半導体基体

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JPH10107047A
JPH10107047A JP9276393A JP27639397A JPH10107047A JP H10107047 A JPH10107047 A JP H10107047A JP 9276393 A JP9276393 A JP 9276393A JP 27639397 A JP27639397 A JP 27639397A JP H10107047 A JPH10107047 A JP H10107047A
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JP
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layer
semiconductor substrate
silicon
tin
support plate
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JP9276393A
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Holger Dr Huebner
ヒユープナー ホルガー
Manfred Dr Schneegans
シユネーガンス マンフレート
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Siemens AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 支持板への接着強度を損なうことなくウェハ
の曲がりを僅かにして金属層の数を削減する。 【解決手段】 半導体基体１の背面３上にクロム層４を
スパッタリングし、このクロム層４に錫層５を蒸着す
る。その後半導体基体１を金属製支持板２と２５０℃よ
り高い温度に加熱することにより直接、即ち更に添加物
を加えることなくろう接する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属製支持板に一
連の金属層を介してろう接可能のシリコンから成る半導
体基体に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の半導体基体は半導体デバイス、
特に大量に市場に出回っているパワー半導体デバイスに
組み込まれている。一連の金属層は通常シリコン半導体
基体上に載っているアルミニウム層を含んでいる。この
アルミニウム層はシリコンに良好に接着し、特にｐドー
プされたシリコンと完璧なオーミック接触を形成する。
アルミニウム層上には従来技術に基づき拡散障壁層が載
っており、この層は多くの場合チタン又はクロムから成
り、拡散障壁層上に載っているニッケル層とアルミニウ
ム層との間の接着媒介及び背面障壁の作用をする。ニッ
ケル層上には従来技術に基づき直接又はそれに続く接着
性を改善する作用をする薄いチタン層上に大抵は銀、金
又はパラジウムから成りニッケル層の酸化保護の作用を
する貴金属層が施される。
【０００３】ドイツ連邦共和国特許第１９６０６１０１
号明細書から、拡散障壁層上にろう材層を施すことが公
知である。それによると半導体基体は更に典型的には金
属製支持板上にろう付けされる。その際基体は約２５０
℃以上の温度での加熱により直接、即ち更にろう材及び
液化剤を加えることなく支持板にろう接するようにして
金属支持板上に施される。
【０００４】この方法及びこの金属構造の欠点は、金属
製支持板と半導体基体との間に耐用性のあるしっかりし
たろう接合を形成するために少なくとも１つの拡散障壁
層、１つの接着層及び１つのろう材層を形成しなければ
ならないことである。
【０００５】このドイツ連邦共和国特許第１９６０６１
０１号明細書から特に厚さ約１μｍのニッケル層を節約
した二層の単純化された金属構造が公知である。これは
金属構造の応力、従ってウェハの屈曲を著しく低減す
る。この場合ろう接法として“等温凝固”法が使用さ
れ、ろう層が約３μｍと極めて薄く、従って完全に金属
間相に変換されるために、ニッケル層が省略されてい
る。従ってろう材、特に錫を隣接する層に合金化するこ
とは制限される。シリコン半導体基体の電気的接続は相
変わらずアルミニウム層で行われ、その際界面にケイ化
アルミニウムが形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、支持板への接着強度に損失を蒙ることなくウェハの
曲がりを僅かにして必要とされる金属層の数を更に削減
するようにシリコン半導体基体を金属化することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、半導体基体の背面にクロム層を施し、このクロム層
に錫層を施すことにより解決される。
【０００８】更にこのような半導体基体は典型的には、
基体が支持板上に施され、２５０℃以上の温度での加熱
により直接、即ち更にろう材及び液化剤を添加すること
なく支持板にろう接するようにして金属製支持板上にろ
う接される。
【０００９】典型的にはクロム層は半導体基体の背面上
にスパッタリングされ、このスパッタリングされたクロ
ム層に錫層が蒸着される。従ってこの金属構造はクロム
及び錫の両層に削減される。
【００１０】クロム及び錫は錫の融点以上の温度に加熱
した際に準安定金属間相Ｃｒ2Ｓｎ3を生成する。この相
は１９６４年に初めて発見され、オラン（Ｌ．Ｈｏｌｌ
ａｎ）、ルコク（Ｐ．Ｌｅｃｏｑ）、ミシェル（Ａ．Ｍ
ｉｃｈｅｌ）による「クロム及び錫合金からの限定化合
物Ｃｒ2Ｓｎ3の生成（Ｐｒｅｐａｔｉｏｎ ｄ’ｕｎ
ｃｏｍｐｏｓｅ ｄｅｆｉｎｉ Ｃｒ2Ｓｎ3 ａ ｐａ
ｒｔｉｒ ｄ’ｕｎａｍａｌｇａｍｅ ｄｅ ｃｈｒｏ
ｍｅ ｅｔ ｄ’ｅｔａｉｎ）」Ｃ．Ｒ．Ａｃａｄ．Ｓ
ｃ．Ｐａｒｉｓ、２５８（１９６４年）第３３０９頁に
記載されている。この相は４３８℃まで安定である。し
かしこの相はクロムと錫をこの臨界温度以下で互いに反
応させた場合にのみ生成される。この相は４３８℃以上
の温度を有する溶融物の冷却によっては得られない。
【００１１】本発明によりほぼ応力のないろう材層が形
成され、基板の曲げは３００μｍ以下になる。ほぼ応力
除去ろう材層が形成される。更に支持板上にろう接され
た半導体基体の接着強度は極めて高く、即ち＞３０ＭＰ
ａ以上である。検体は−４５〜１２０℃の熱衝撃サイク
ルを５００回耐えることができた。更にシリコン半導体
基体とクロム層との界面に存在するケイ化クロム層は拡
散障壁の作用をすることがオージェの深度断面分析法に
より実証された。４００℃までの熱処理後もシリコン中
に錫は見い出されなかった。
【００１２】更に本発明による金属化された半導体基体
及び本発明による方法で、特に酸化保護層の省略により
材料費を低下させ、収量を高めることができるので明か
な経費の削減を達成できる。更に本発明方法はまた液化
剤を含んでいないことからＦＣＫＷ溶剤での洗浄処理が
省略されるので環境保護にとって特に有利である。
【００１３】
【実施例】本発明を実施例及び図面に基づき以下に詳述
する。
【００１４】図１にはろう接前の金属の積層が示されて
いる。本発明により半導体基体１の背面３上に、シリコ
ンに良好に接着し特にｐドープされたシリコンと完璧な
オーミック接触を形成するクロム層４がスパッタリング
により施される。このクロム層４には、ろう材層の作用
をし主として約５０ｎｍの厚さを有する錫層５が施され
ている。この錫層５はクロム層４にスパッタリングされ
る。錫層５は典型的には約２７００ｎｍの厚さを有す
る。このように金属化されたシリコン半導体基体１を更
に通常銅から成る金属製支持板２上に押圧し、約３００
℃で保護ガス雰囲気下又は真空条件下にこれらを接合
し、その際クロム層４と錫層５との間に４３８℃の温度
まで安定である冶金化合物Ｃｒ2Ｓｎ3相が生成される。
【００１５】本発明方法により、上述の積層が特に良好
な機械的及び電気的に安定な接触を生じるので、高品質
の製品が形成される。特にこの方法は技術的にも経済的
にもまた生物環境学上の観点からも極めて好適であると
云える。
【００１６】技術的には本発明方法及び本発明に基づく
金属化により、シリコン半導体基板の厚さを更に削減す
る可能性が開かれ、パワー半導体デバイスの透過特性は
改善される。経済的には材料費の削減及び製造収量を高
めることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体基体を金属支持板にろう接する前の金属
積層の断面図。
【符号の説明】
１ 半導体基体 ２ 金属支持板 ３ 半導体基体の背面 ４ クロム層 ５ 錫層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属製支持板（２）に一連の金属層を介
    してろう接可能のシリコンから成る半導体基体（１）に
    おいて、半導体基体の背面（３）にクロム層（４）を施
    し、このクロム層（４）に錫層（５）を施すことを特徴
    とする半導体基体。
  2. 【請求項２】 クロム層（４）がスパッタリングされ、
    錫層（５）が蒸着されていることを特徴とする請求項１
    記載の半導体基体。
  3. 【請求項３】 クロム層（４）の厚さが約５０ｎｍであ
    ることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体基体。
  4. 【請求項４】 錫層（５）の厚さが３０００ｎｍ以下で
    あることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の半
    導体基体。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至４の１つに記載の半導体基
    体（１）を金属製支持板（２）上にろう接する方法にお
    いて、半導体基体（１）を支持板（２）上に置き、約２
    ５０℃以上の温度に加熱することにより支持板（２）と
    直接ろう接することを特徴とする半導体基体（１）のろ
    う接方法。
JP9276393A 1996-09-25 1997-09-24 ろう材層を有する半導体基体 Pending JPH10107047A (ja)

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