TW440893B - Semiconductor supporting device and its manufacture, composite body and its manufacture - Google Patents

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TW440893B
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Tsuneaki Ohashi
Tomoyuki Fujii
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Ngk Insulators Ltd
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Description

“ 4 .J ______________________— 五、發明說明（1) 【發明所屬的技術領域】 # 本發明是有關於半導體支持裝置、它的製法、金屬基 材-陶瓷複合體的接合方法、使用金^屬基材-陶瓷複合體之 接合體的製法以及據此所得列的接合體。 【習知技術】 ρ 在由氮化鋁、氧化鋁、破化石夕、氮化硫等的陶瓷基體 所形成的晶座（susceptor)類I中’電極端子的材質若 就耐熱性、耐腐蝕性及接合性的觀點來選擇，能夠完全滿 足上述各項要求的材質是#常稀少的。例如，就陶瓷基體 以焊料與金屬端子接合的方法而言’藉由接合時的殘留應 力或是伴隨電力的開和關時的通電循環所引起的熱應力 等，而容易導致陶瓷發生裂痕等的不良。 發明所欲解決的課題 因此，為了維持端子的塑性變形能，就端子的材質而 言’考量的對策是使用低融點的金屬或高純度的金屬，可 是因端子本身的保形性不良，所以金屬會產生端子變形的 問題’或是因與焊料的過剩反應’而造成接合界面脆化及 接合強度低下的現象。 此一方面’已知有藉由側面排列（rank side)的方 式來製造金屬基複合材料者（例如，1997年出版的「陶 瓷」期刊第32卷第2冊第93〜97頁的「依側面排列方式， CMC(曱基纖維素）及MMC(絲裂霉素）的網狀製造技術」）。 例如已知在碳化矽/鋁系以及氧化鋁/鋁系之各種複合 材料中，可適用側面排列的方法，並使溶融狀態的鋁與陶
Λ άΟ _____' 五、發明說明（2) 瓷間的濡濕性良好，這種方法稱為一般的非加壓金屬滲透 法。 就這種方法而言，使用作為強化材的碳化矽或紹，形 成具有接近最終目標形狀的預成胚’在預成胚的内部紹合 金接觸表面以外的表面上，設置有使成長停止的阻隔膜。 若在一般8〇〇 左右的氮氣中’使上述預成胚與鋁合 金相接觸’則鋁會一邊潤濕陶瓷，一邊滲透到預成胚中的 空洞内’因而形成複合材料。在這種複合材料中，須確認 陶瓷與鋁的界面間有氮化鋁層的存在。 但是’將這樣的金屬基材-陶瓷複合體接合於陶免或 金屬’特別是絕緣性陶莞者’至今尚未被討論到。 本發明的課題是於具有由絕緣性材料所構成的基體、 埋設在基體中的導電性構件以及與導電性構件相連$的端 子之半導體支持裝置中，提高對於絕緣性材料與端子 合部的通電循環的耐久性。 另外，本發明的課題可提供將金屬基材—陶瓷複合 接合於陶瓷、金屬或埋設有金屬之陶瓷上的方法。 此外，本發明的課題是提供用以互相接合陶究、金 或埋设有金屬之陶瓷所構成之複數構件的新接合方法。 【用以解決課題的手段】 本發明是有關於一種半導體支 括：基體，由絕緣性材料所構成.道 、特徵在於包 體中；端子，…接導電性構件’埋設在基 千相連接’且由導電性的金屬基
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材-陶瓷複合體所構成。 本發明者，是從由絕緣性陶瓷所形成的基體與端子之 f合構造中，想到可藉由具有導電性之金屬基材陶免複 合體來形成端子。然後’使端子與基體直接接觸，或者θ ，端子與基體之間存在有中間材的狀態下，其中該中間= 是由含有構成金屬基材-陶瓷複合體之金屬基材的主成分 ^莫耳％以上的合金所構成，於〇. 〇〇〇1托耳以下的壓力^學 境中及金屬基材與合金溶融的溫度下’藉由對絕緣性材 料 ^0子以及中間材進行熱處理，發現可使端子與絕緣性 材料相接合。上述端子，與基體牢固地接合在一起，即 反覆地通電循環也不會造成破壞。 此外’本發明係有關於一種半導體支持裝置，包括： 基體’由絕緣性材料所構成；導電性構件，埋設在基體 中；端子’可與上述導電性構件相連接，且由金屬或導電 性陶瓷所構成；以及結合材，介於端子與基體之間，可使 端子與基體相接合’且由金屬基材-陶瓷複合體所構成。 在上述之半導體支持裝置中，端子與基體牢固地接合 在一起，即使反覆地通電循環也不會造成破壞。 另外'，本發明者又想到上述發明可適用於在端子以外 的金屬基材-陶瓷複合體所製之一面的構件與由陶瓷、金 Ϋ 屬或埋設有金屬之陶瓷所構成之另一面的構件相接合之 際。結果’兩者在0.0001托耳以下的壓力環境中及構成金 屬基材-陶瓷複合體之金屬基材的溶融溫度下，藉由對金 屬基材-陶瓷複合體及另一面的構件進行熱處理，發現可
第6頁
五、發明說明（4) 使上述複合體與另一面的構件相接合。 在上述情況中，金屬基材-陶瓷複合體及另一面的構 件可在直接接觸的狀態下進行熱處理’或者’也可於存在 有由含構成金屬基材-陶瓷複合體之金屬基材的主成分 莫耳％以上的合金所構成之中間材的情形下進行。 另外’本發明係有關於—種利用上述之各種製法所1 到的接合體’其特徵在於為由金屬基材-陶瓷複合體所得 成之一面的構件與由陶瓷、金屬或埋設有金屬之陶免％ / 成之另一面的構件相接合而成。 形 另外’本發明者將上述接合方法更進一步推展， 陶瓷、金屬或埋設有金屬之陶瓷所形成之一面的構件 由 陶瓷、金屬或埋設有金屬之陶瓷所形成之另一面的樽及由 間” 11又了由金屬基材_陶兗複合體所形成的結合枓半、之 在0.0001托耳以下的壓力及在可使構成金屬基材 並 合體之金屬基材溶融的溫度下，藉由將一面的構件定複 材及另一面的構件進行熱處理，發現兩者可相互丄結合 起。 合在〜 在“種情況下，金屬基材-陶究複合體與 及其他的構件也可以在直接接觸的狀態下構件 是可將由含有70莫耳％ (mole% )以上的構成金處理。或 陶竞複合體中金属基材的主成分的合金所構成之屬基材〜 進一步介設於一面的構件與結合材之間及/ 間枒， 與結合材之間。 5 面機件 另外， 本發明係有關於利用上述 製法所得到之接合
五、發明說明（5) 體。 u ^ 上述所板藉由在金屬基材-陶瓷複人體的金屬A 材溶融溫度下進行熱處理 尤複β虹的金屬基 或檢測不出有異物的接a⑼^ f合界面上異物較少 高、不易脆及接合強:個接合部分耐熱性 熱循環時的耐久性要^⑼在反覆地進行通電循環或 進行上述般接合的理A，iifr π瓦b 留應力 < 通雷彳t f # π 由破w為疋由於在接合時的殘 金屬2 = ;::: = :.”為陶…與基材 部塑性變形而分散、緩和。s 斤排列或金屬基材的局 具有發熱體、靜電失頭（chuck )衣且1如例不 ^率電極的晶座以及可與晶座相接合的軸承或内板產等 本發明由於可適用於坐播丄.1 ... 加工inn導：ϊ持裝置’ +限於用㈣晶圓上微細 太陽能電池含用在製造液晶面板、精密機械及 之所謂半導體支持裝置，可如例示 生高頻率電極的曰座電極、埋設有可產 之 本發明由於可適用於丰逡鉀±4Jt壯w 以特別可提供对通電循環性之端子接合’所 好是由熱傳導率在2〇W/m . K以上= '。絕緣性材料最 子有導電性，意味著其必須具構ί。此外，端（ 子、加熱器端子及靜電失頭用 耸的咼頻率電極端^ 電性程度，具體而言，例如:所：須具有的導 cm以下較佳。 體積電阻係數以在0. 〇〇1 Ω . 另外，在基體上形成盲 五、發明說明（6) 、納端子，端子與基體相接合時，上述複合體在與焊料相接 合時，會適度地吸收已溶融的焊料，或是提供不足的焊 料’因而判斷其具有這樣的緩衝效果。據此，因為可與端 子週邊的圓角（fillet)形狀適當的相合，所以可抑制生 產時因焊料些微的過多或過少所引起接合狀態之毛邊。 由金屬基材-陶瓷複合體所形成的端子，在作為高頻 率電極端子使用時特別優良。理由如下：在使用由金屬所 構成之高頻率電極端子的情況下，因為高頻率電流會沿著 端子表面附近有限的區域流動，而使實際的電阻變高，或 成為局部發熱的原因。而金屬基材_陶瓷複合體，就電氣 上而言，導電性物質的細線很靠近地並列在一起，高頻率、 電流會分散地流向各細線’就高頻率電流流過區域的有效 戴面積而言，會比使用金屬端子時變得更大，因此可獲得 良好的通電性》 金屬基材-陶瓷複合體，藉著因其耐磨耗性的特徵所 低發塵性，不僅可用於電極端子用在固定端子等 *f良適合。 別俗,成上述複合材料的金屬基材，在以銘為主成分時特 =柔；=於r溫度可比較低的情形下，… 鉍較佳。、、鋁以外的金屬則以鎂、銦、錫、鉛及、 效果減弱。陶/粒子少或太多都會造成緩衝 的板度刀佈，以寬廣較佳，雙峰型的
第9頁 20〜80為0大體致^的陶^較子的調配量也可作適宜的選擇，但以 440893 五、發明說明（7) 粒度分佈也可以。如此， 高，且可藉由程度不均金材中填充效率變 合對象之陶瓷較佳，例如，陷咨_ # & >仍U於或低於接 情況下，^ » a 陶是構件為氮化鋁或氧化鋁的
情况下，可選擇的配合粒子右氣 ^ yL λ J 二氧化矽。 位子有虱化鋁、乳化鋁、碳化矽和 構成複合材料中的陶瓷以鋁系的陶 層氧化鋁和氮化鋁更佳。 亏住 再加一 製造複合材料的方法並沒有限制’以下的 / 適，例如··將規定的陶免粒子分散在異丙醇等溶合 再與液狀丙烯共聚合物黏結劑等的有機黏結劑中， 大型的究罐球磨機（pot mill )内攪拌混合2〜^。’在 形成料漿（slurry)。之後’使用防爆型噴霧可 料漿進行粒徑30〜100微米（)的造粒。接著，备機’將 的造粒粉末放入規定的治具内，利用油壓式壓力’將製成 2〇0,00kgf/cm2的壓力使其加壓成形’並脫脂而機二 成胚（preform)。 传預 另外’取代藉由有機黏結劑所製造的料毁， 子以乙醇等進行喷霧混合而得到的粉末，再利用將陶資•粒 同的加壓成形法，也可以製造出預成胚。 與上述相 在預成胚進行規定的金屬基材之渗透。此日夺 例如自發渗透法、加壓渗透法及真空渗透法。特 可採用 是在銘合金中，添加擇自由鎮、鈦、錯及铪等所^的情形 體中一種以上的活性金屬，再藉由非加壓金屬來組成之群 〜透法使鋁
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五、發明說明（8) 合金的基材渗 所構成的陶竞 基材間具有良 無論在那 以使用較複合 中間材較佳。 先進行熔融為 樣的話可提升 中間材也 中間材的 較佳。中間材 太薄會降低作 中間材過厚， 而難以得到上 與陶瓷的緩衝 用。無論在哪 衝效果減弱， 中間材為 中金屬基材的 中，是由鋁含 況下，中間材 元素與基材中 化合物，而成 另外，在 透到預 界面之 好的濡 -項發 體中的 這個溶 佳，而 全部接 可以是 插入方 的厚度 業性， 會使得 述複合 材使用 個情況 所以複 含有70 主成分 量在70 中的IS 的銘或 為脆化 中間材 成胚的 間’藉 濕性。 明中皆 金屬成 融溫度 兩者的 合體的 片狀（ 法，以 以 0 _ 0 5 容易引 純合金 體的效 ，也可 下，因 合材料 % W上 。因此 莫耳％ 含量若 是鋁合 的原因 中特別 空洞中，並在基材及由預成胜 由形成氮化鋁，而使得陶究與 然’在使用中間材的情況下， 分溶融溫度低的金屬所形成的 差，以可使中間材較金屬基材 溫度差在1 5 °C以上時特佳。這 保形性。 sheet )、粉末狀或膠狀。 接合界面容易形成傾斜的構造^ mm〜0. 5 mm之間較佳。中間材 起固定在一位置而不易拿起； 與陶曼的接合體變得太接近， 果、。上述複合體’可作為金屬 將複合材料本身作為端子使 為複合材料若過薄會造 的厚度以在〇.5_以±//& 的構成金屬基材-陶瓷複合體 ’中間材’特別是在其合適例 以上的鋁合金所構成。在此情 不足70莫耳％ _，剩餘的金屬 金，就會合金化或生成金屬間 〇 以含有1莫耳％以上、1〇莫耳
五、發明說明（9) %以下，擇自由痛、欽、錯及铪等所組成之群體中一種以 上的活性金屬（尤其是鎖元素較佳）較佳。 藉由中間材中活性金屬所含之1莫耳％以上的比例， 可使與基材中的金屬成分或強化材之間的親和性向上提 幵’並變得容易滲透。另外藉著活性金屬的比例在1 〇 m 〇 1 e %以下’可以抑制成為脆化原因的金屬間化合物等之局部 生成。 還有’就中間材的全含量為100莫耳％的情況而言， 扣除活性金屬的含量及下述的第3成分的含量，剩餘的部 分就是中間材中主成分金屬的含量。 中間材中’除了上述主成分金屬（鋁較佳）及上述活 陡金屬外，可含有第3成分。使用矽或硼作為第3成分，是 因為莫不會影響主成分故較佳。上述第3成分的作用為降 =融點，即在同樣的溫度下’藉由添加第3成分，使得中 曰材的流動性變好。第3成分的含有比例若為丨5〜丨〇莫耳 %更佳。 在更合適的例子中，構成 莫耳％的鎂及1 · 5 ~ 1 〇莫耳％之 又接合時，在陶瓷構件乃 之間’可將擇自由鎂、鈦、鎳 —種以上的金屬所構成之膜， 及電鍍的方法設置於其間。另 基雜的接合面與複合體之間， 錯及給等所組成之群體中—種 中間材之合金，為含有1〜6 間的石夕所構成的鋁合金。 至於基體的接合面與複合體 、鍅及鈴等所組成之群體中 藉由藏鍵、蒸著、摩擦壓接 外，接合時’在陶瓷構件或 可介設擇自由鎂、鎳、鈦、 以上的金屬所構成之箱。
第12頁
在端子是由具有導電性的陶瓷所形成的情況下， 性陶瓷以T i B2、B4 C、T i C及碳等較佳。 導電 另外，在熱處理前，將陶瓷構件或基體的接八 溶液或驗溶液洗淨，以除去在各接合面上的氧化二面，酸 膜較佳。上述的氧化膜或氮化膜若殘留在接合界面及氮化 妨害中間材或基材滲透入基材中之接合界面橫剖面f ’會 熱處理時的壓力，為了達有效防止各基材^ 二 氮化的程度’高真空度是有必要的，因此，必須在^化及 把耳以下。此外，由防止熱處理時金屬成分蒸發的X 看，壓力以在1 X 1 〇-7托耳以上較佳。 2來
為了使金屬基材溶融’熱處理溫度須在金屬的融 上’並以高於融點20 X：以上較佳。另外，為了抑制對陶以 造成損壞’金屬的融點與熱處理溫度的溫度差以在5 〇瓷 下較佳。 L U 第1圖所示係關於本發明之一實施例中端子1的接合& 狀態，晶座的基體2，設立有設置面2f及背面2e，在背面~ 2e側形成有收容孔2a ’收容孔2a中收容有端子1。端子is 由金屬、導電性陶瓷或金屬基材-陶瓷複合體所構成。在 基體2中埋設有規定的電極5，電極5中的一部份5a露出於 收容孔内。在端子1中設有螺絲孔1 b及凹陷部1 a。端子1之一 底面lc與收容孔2a之底面2b之間，介設有由金屬基材__陶 瓷複合體所形成的片狀結合材3及中間材4。 藉由在上述的狀態下進行熱處理，可得如第2圖所示 的接合體。端子1的底面ic與收容孔2a的底面2b，因結合 五、發明說明（11) 材32及接合層13而結合在一起。在此處，接合材32大致仍 保有熱處理前接合材3的微細構造。接合層13是由熱處理 則中間材的溶融所產生。可是，構成結合材3 2之金屬基材 1 5的一部份會向下方流出，流入接合層1 3，而使兩者的接 合面消失。接合層丨3的金屬基材與陶瓷2為藉著焊料的作 用而接合在一起’這對電極露出部5a來說，將具有更牢固 地結合的傾向。 二第3圖所不係關於本發明之其他實施例中端子1 1的接 合前狀態。在收容孔2a中收容了端子1 1。端子1 1中設有螺 絲孔11 b及凹陷部11 a。本例中的端子11，徐由金屬基材_ 陶究複合體所形成。在端子丨丨的底面llc與收容孔2a的底 面2b之間介設有中間材4。在上述狀態下進行熱處理。 第4圖所示係熱處理後端子接合部分構造之一例。端 子11的上部lie與熱處理前相比較，幾乎沒有變化。端子 11的下部lid ’熱處理後大略對應於區域12。可是，區域 12與接合層13的接合面會消失。複合材區域12，相對於陶 究2子14的稠密’還殘留有接合前複合材料的微細構造。 方面’在接合層13中因構成複合體之金屬基材溶出， 必須藉對應所設中間材的溶融，其中金屬基材丨5佔多 ，陶瓷粒子1 4相對地佔少數。這個金屬基材丨5更加地對 電極5的露出部分5a具有牢固地結合的傾向。 在第5圖的例子中，所謂的外蓋平板（c〇ver pUte ) ^t —面的構件）與2個由金屬基材-陶瓷複合體所製的 疋端子17 ( —面的構件）相接合，Ua與17a擇各為16、 440893
五、發明說明（12) 1 7的連通孔。 在第6圖的例子中’將上述複合體所製的平板丨9介設 於例如由氮化鋁所製成之圓盤狀晶座1 8 (—面的構件）與 鋁製的基盤2 0之間，並使其互相接合。 ’、 【實施例】（接合實驗1 ) 將平均粒徑25微米（"m)的氮化銘粒子分散在異丙 醇的溶劑中，加入液狀丙烯共聚合物結合劑，在大型的究 罐球磨機内攪拌混合4小時’可形成料漿。該料毁利用防 爆型喷霧乾燥機進行造粒，以製造出粒徑約為1 50微米的 球狀造粒粉末。將該造粒粉末填充入規定的治具内，利用 油壓壓力機施加20 0kgf/cm2的壓力進行單軸加壓成形，而 製造出直徑380mm，厚度30mm的大型預成胚。 將該預成胚完全乾燥及脫脂後，於鋁合金（鋁含量 92.6莫耳％ ，鎂含量5.5莫耳％ ，矽含量1.9莫耳％ )的炫 融液中，在氮中含氫量百分之1的氣氛、1.5大氣壓壓力及 90 0 °C溫度下接觸24小時，並利用非加壓金屬滲透法使含 浸在鋁中，再將預成胚從溶液中撈出’即可得到複合體。 氮化鋁粒的調配量佔70 % 。因此，可獲得尺寸為2〇χ2〇χ 20 mm的複合體試料。另外，再製造尺寸為2〇x 20χ 2〇min、 純度9 9 . 9 %的氮化鋁燒結體試料。 複合材試料與氮化鋁燒結體試料的各接合端面，不論 何者，皆可使用編號800的磨石進行研磨。接著’將各研 磨面使用丙酮及異丙醇洗淨後，為·以70 °C、30 %的銨水洗 淨10分鐘。準備已壓延為尺寸2〇x 20x 0.1mm的鋁- ίο矽
第15頁 4 4 Ο 8 9 3 五、發明說明（13) -1. 5鎂合金片，插入一片於複合體試料與氮化鋁燒結體試 料之間以完成準備。更進一步，20x 20x lOmmt的碳塊 (carbon block)與 20 x 20 x 50mmt 的銦塊（molybdenum block)重叠層積而設置，在3χ l〇-8托耳（torr)以上的 真空中’升溫至64 0 °C，保持1 0分鐘後，在爐内進行冷 卻。依日本工業標準第r1601號（JIS R1601 )規定，測得 接合體的4點彎曲強度為1 7 〇 MPa。 第7圖及第8圖所示為複合體與氮化鋁燒結體試料間之 接合界面的二次電子影像（secon(jary electron images )照片。 (接合實驗2 ) 將各研磨面以敍水洗淨後’在氮化鋁燒結體試料的研 磨面上鍵錄。除此之外與實驗1皆相同，所測得之彎曲強 度為80MPa。 (接合實驗3 ) 金屬基材-陶瓷複合體’使用的是將平均粒徑70微米 仙碳化石夕粒子與銘合金藉著非加壓渗透法所複合得到之塊 ，試料。碳化矽的調配量為70 % 。除此之外與實驗i皆相 同’所測得之彎曲強度為80 MPa。 (接合實驗4 ) 外*:各研磨面以銨水洗淨後’在氮化鋁側鍍鎳。除此之 r 實驗3皆相同，所測得之彎曲強度為10〇MPa ^ (接合實驗5 ) 複合材料與氮化鋁之間並沒有插入鋁_1〇矽—丨.5鎂合
五、發明說明（14) 金片而直接接觸。除此之外與實驗3皆相同，所測得之彎 曲強度為50MPa。 (接合實驗6 ) 氣化铭燒結體試料沒有插入紹_ 1 〇 €夕-1 . 5鎂合金板而 直接接觸。除此之外與實驗4皆相同，所測得之彎曲強度 為70MPa 。 (接合實驗7 ) 將氮化铭燒結鱧試料替換成9 9. 5 %的氧化鋁而使用 之’除此之外與實驗2皆相同，所測得之彎曲強度為 llOMPa 〇
V (接合實驗8 ) 將氣化铭燒結體試料替換成9 9 · 6 %的氧化鋁而使 之，除此之外與實驗4皆相同，所測得之彎曲強度為 130MPa 。 一 (接合實驗9 ) 同尺寸的鐵-50. 5鎳 同，所測得之彎曲 將金屬基材-陶瓷複合體替換成相 合金而使用之’除此之外與實驗1皆相 強度為35MPa。 另外，各複合體試料或鐵-50. 5鎳合金試料之 熱膨脹係數及在室溫下的揚氏係數如表丨所示。 又 (接合實驗10 ) $ ° 在接合實驗2中，金屬基材-陶瓷銪 X 20mm X 4mm，氮化鋁燒結體試料的尺〇 、、為2〇mm 18龍。在與複合體试料之氮化銘燒結體試料接合面的相反 第17頁 五、發明說明（15) 面，介設有铭-10石夕-1.5鎂合金片，而與尺寸為20mmx 2 0mm X 18mm的鉬試料相接合。除此之外皆與實驗2相同而 進行接合。所刺彳寸的接合體彎曲強度為9 〇 Μ P a。 表1 _金屬基材-陶瓷複合體 鐵-50.5鎳 紹~氣化銘 鋁-碳化矽 密度g/cm3 3.1 3.1 8.3 熱膨脹係數ppm/κ C 40~500〇C ) 10.3 8.3 9.9 在室溫下的揚氏係數 GPa 200 250 160 (端子的接合實驗A ) 利用第1圖來作說明，端子1已接合於基體2上。具體 而言’就是製造出如第9圖所示模式之晶座，而如第8圖所 示般來進行評斷。將兼具高頻率電極與靜電夾頭電極之鉬 篩孔5及作為發熱材之鉬線圈25埋設在純度99. 9 %的氮化 銘成形體中，燒結後可得靜電夾頭加熱器。在錳篩孔5設 有1個尚頻率電極端子1，在锰線圈設有2個電極端子22。 25a為線圈的露出部分。 不管電極端子1或22，皆利用在接合實驗1中所使用之 金屬基材-陶瓷複合體來形成。第丨圖顯示，在使鉬篩孔5 中的5a露出之孔穴2a的底部2b上’依順序配置有直徑φ 5 mm X 0.2 mm的合金片（銘-10石夕-1.5錢）4、已加工成直控 05111111><1.31111111;之複合體板（利用在接合實驗1中使用的金
第18頁 440893 五、發明說明（16) 屬基材-陶瓷複合體所形成之板）3及直徑（D7mm X 7mm的電 極端子。電極端子和合金片已用丙酮及異丙醇洗淨。收容 孔底部的複合體板3，為先以丙_及異丙醇洗淨後，再以 7 0 °C、30 %的銨水洗淨。電極端子1的上方，重疊層積設 置有20x 20x 50mmt的鉬塊。線圈側的電極端子也進行同 樣之重疊層積設置。在壓力為3χ 1〇-6托耳以下的真空中升 溫至6 4 0 °C，保持1 0分鐘，在爐内進行冷卻。2 3、2 4為而才 熱碑，2 6為矽晶片。 將所得到的靜電夾頭加熱器安裝在真空室2 8内，高頻 率電極端子1連接在射頻（RF)電-源29上，加熱器端子22 連接在閘流體（thyristor )控制之交流電源30上。27為 南頻率電極。在壓力為0.1托耳的氬氣中，以每分鐘2〇 的升溫速度升溫，到達4 0 0 °C後保持1 〇分鐘，關閉電源讓 其自然冷卻。冷卻至1 〇 0 °C後進行再次升溫、保持溫度等 並反覆操作。重複這樣的循環動作5 〇次。射頻電源只在保 持於40 0 °C時才施加》 試驗結束後，觀察各端子附近的剖面，確認無產生裂 痕等的不良。 (端子的接合實驗B ) 在端子的接合實驗A中’利用鉬形成3個電極1及22。 另外’在鉬製端子與收容孔底部之間，介設直徑5 m、厚 度2mm的圓板狀複合艏板（利用在接合實驗1中使用的金屬 基材-陶瓷複合體所形成之板）。在端子與複合體板之間 及複合材料板與收容孔底部之間各別插入直徑5mm X厚度
440893 五'發明說明（17) 的合金片（銘_10矽—15鎂），除此之外皆與端子的 相同’製造靜電夹頭加熱器以供進行上述5〇次 裂痕的不良。 #硯察各知子附近的剖面有無產生 (端子的接合實驗C ) -體接：t垃3Λ電極端子1及22，不含金屬基材-陶曼複 二巧合試驗9中所使用的鐵5〇.5錄合金形成。除 白ί貫驗A相同，製造靜電量測加熱器，進行相同 第29次循環時，射頻電極端子1脫落而無 法她加電壓。之後，僅加熱器反覆操作，5〇 J，觀察端子22附近的剖面，在接合部附近發現有；痕產 【發明效果】 由以上可明白’使用本發明之半導體支持裝置勺 括：由絕緣性材料所形成的基體；在這個基體中埋# = 電性構件；以及可與導電性構件相連接的端子的話叹^ 升絕緣性材料與端子間接合部通電循環次數的耐^性提 另外，依照本發明的話，可提供將金屬基材〜陶生。 合體接合於陶瓷、金屬或埋設有金屬之陶瓷上 瓷複 法。 问接合方 另外，依照本發明的話’可提供一用以互相入 曼或金屬構成之一面的構件與由陶曼或金屬構成 _由陶 的構件之新接合方法。 之其他面
五、發明說明（18) 【圖式簡單說明】 ，第1圖係由金屬、導電性陶瓷或金屬基材—陶瓷複合體 所形成的端子1與由絕緣性材料所形成的基體2之接合^狀 態剖面圖。 第2圖係端子1與基體2之接合後狀態剖面圖。 第3圖係由金屬基材—陶曼藉合辦％ 絕緣把u t丨 u瓦钹σ篮所形成的端子丨丨與由 材料所形成的基體2之接合前狀態剖面圖。 =4圖係端子丨丨與基·體2之接合後狀態剖面圖。 金屬ίΐ圖係所謂的外蓋平板16 (另一面的構件）與2個由 之接合體所製的固定端子17 (―面的構件） X α狀態正面圖。 座=6圖係複合體製平板19 (結合材）介設於圓盤狀晶 之接面的構件）與鋁製的基盤20 (另一面的構件）間 <接合狀態剖面圖。 片。第7圖係在接合實驗〗中之接合界面二次電子顯影照 片。第8圖係在接合實驗丨中之接合界面二次電子顯影照 第9圖係通電循環試驗裝置之概略圖。 【符號說明】 1、11〜電極端子、 2〜絕緣性材料構成之基體、 3〜金屬基材-陶究複合體構成之結合材、
五、發明說明（19) 4 ~中間材、 5〜高頻率電極、 1 4〜陶瓷粒子、 1 5〜金屬基材、 2 5〜線圈 IH· 第22頁

Claims (1)

  1. :以及 ’且由具有導電性的 I —種半導體支持裝置，包括： 基體，由絕緣性材料所構成； f電性構件，埋設在上述基體中 ，子，與上述導電性構件相連接 ’基材-陶瓷複合體所構成。 中上、t申请專利範圍第1項所述的半導體支持裝置，i 古韻Γ端子為用以施加高頻率電壓在上述導電性構件上的 円頻率電極端子。 "也饵件上的 申請專利範圍第13戈2項所述的半導體支 其中絕緣性材料是由孰德道t 衣置’ 成。 "^疋由熱傳導率在2Gff/m· K以上的陶竟所構 4.如 其中構成 5. — 由絕緣性 露出一部 形成的端 金屬上’ 材與陶瓷 述基體與 體，同時 6 ·如 法，其中 中間材是 τ磚寻刊範圍 上述金屬基材 種半導體支持 材料所構成的 分的導電性構 子’將上述端 且在〇. 00 0 1托 的複合材料的 上述端子予以 使上述端子接 申請專利範圍 在上述基體與 由含有莫耳百 第1或2項所述的半導體支持裝置， —陶瓷複合體的主成分金屬是銘。 裝置的製法’包括下列步驟··準備 基體、埋設在上述基體中而由基體 件以及由基材與陶瓷的複合材料所 子連接在上述已露出的導電性構件 耳以下的壓力’及在使構成上述基 金屬基材溶融的溫度下，藉由蔣上 熱處理，而使上述端接合於上述基 合於上述導電性構件。 第5項所述的半導體支持裝置的製 上述端子間介設有中間材，且上述 分比70以上的構成上述金屬基材—
    7066-2665-PF«l-Ptc 第23頁 440893 -----88111911 卜'申請專利範圍 ' '~ ·~~~ 日倐丨Τ:_________ ί陶瓷複合體t金屬基材的主 i 〇. 0 00 1托耳以下的壓力，及上、刀的合金所構成，並在 的溫度下，藉由將上述基體及=金屬基材與上述合金溶融 述端子接合於上述基體Γ 間材予以熱處理，而使上 j 7. —種半導體支持裝置， I 基體，由絕緣性材料所構括. 導電性構件，埋設上述在茂 端子，與上述導電性構件1 ， 陶瓷所構成；以及 連接’且由金屬或導電性 結合材 "设在上述端早命 述端子及上述基體，並由金美述土體間，且接合於上 8.如申請專利範基材—陶竟複合體所構成。 中上述絕緣性材料是由熱傳支持裝置’其 構成。 守千牡zuw/m K以上的陶瓷所 9·如申請專利範圍第7或8項所述的半導體支 其中構成上述金屬基材-陶瓷複合體的主成分金屬是^呂。 10.種半導體支持裝置的製法，包括下列步驟：準 備由絕緣性材料所構成的基體，埋設在上述基體中而由上| 述基體露出一部分的導電性構件、由金屬或導電性陶曼所| 構成的端子以及由基材與陶瓷的複合材料所構成且介設在 上述端子和上述基體間的結合材’藉由上述結合材而使上 述端子與上述基體相連接，且在0.0001托耳以下的壓力， 及在使構成基體與陶瓷的複合材料的金屬基材溶融的溫度| 下，藉由將上述基體、上述結合材及上述端子予以熱處
    ?066-2665-?F修1pic 第24頁 ^ 0 8 R8111911 年 見 曰 修正 六、申請專利範圍 理，而使上述結合材接合於上述端子和上述基體’同時使 上述端子接合於上錄導電性構件。 i 1 .如申請專利範圍第1 〇項所述的半導體支持裝置的 製法’其中上述基體與上述結合材之間介設有中間材，且 上述中間材是由含有莫耳百分比70以上的構成上述金屬基 材-陶瓷複合體中金屬基材的主成分的合金所構成，並在 0.0001托耳以下的壓力，及上述金屬基材與上述合金溶融 的溫度下’將上述基體 '上述結合材、上述中間材及上述 端子予以熱處理。 12. —種接合體的製法，接合由金屬基材-陶瓷複合體 所構成的一構件以及由金屬或埋設有金屬之陶瓷所二 另一構件； 巧 其特徵在於： 学的ί〇入〇2〇1托耳以下的壓力，及在使構成上缽基材與陶 的金屬基材溶融的溫度下，將上述-構件 '、上迤另一構件予以熱處理。 中上如構申範圍第12項所述的接合體的製法，其 中間Ϊ是另一構件之間介設有中間材，且上述 陶竟複合體上的構成上述金屬基材-〇._!把耳以ί:的主成分的合金所構成，並在 -構件、上述中間材和上述另吏的：度τ’將上述 1 4 ·如申嗜直 構件予以熱處理。 法，其中上述專^圍第12或13項所述的接 製 另—構件是由埋設有金屬的陶曼所構成，且
    金屬露出上述另一構件的表面，而上述一構件是接合於欉 i成另一構件的陶瓷及上述已露出的金屬。 1 5· —種接合體的製法，由陶瓷、金屬或埋設有金 丨的陶瓷所形成的一構件和另一構件相互接合； 其特徵在於： 在上述一構件和上述另一構件之間，介設有由金 陶瓷複合體所構成的結合材，並在〇 · 〇〇〇1托耳以下土 壓力及在使構成上述金屬基材-陶瓷複合體中的金屬其 材溶融的溫度下，將上述一構件、上述另一構 屬基 合材予以熱處理。 建結 16.如申請專利範圍第1 5項所述的接合體的製法，其 中上述另一構件是由陶瓷或埋設有金屬的陶瓷所構成/且 在t述=—構件與上述結合材之間介設有中間材，而中間 材疋由含有莫耳百分比70以上的構成金屬基材-陶瓷複合 體中金屬基材的主成分的合金所構成’並在構成上述金 基材-陶曼複合體中的金屬基材溶融的温度下，將上述— 構件、上述另一構件、上述結合材及上述中間材予以熱少 Ϊ田 n 17·如申請專利範圍第15或16項所述的接合體的製法 1 ，其中上述另—構件是由埋設有金屬的陶瓷所構成，而金 |屬露出上述另一構件的表面，且上述/構件是接合於構成 i上述另一構件的陶瓷及上述已露出的金屬。
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