專利名稱：半導(dǎo)體用合金材料、使用該合金材料的半導(dǎo)體芯片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體用合金材料，使用該合金材料的半導(dǎo)體芯片及制備該半導(dǎo)體芯片的方法。更具體地，本發(fā)明涉及AuAg合金材料，涉及為芯片的穩(wěn)定性而使用該合金材料的半導(dǎo)體芯片，以及涉及制備該半導(dǎo)體芯片的方法。
背景技術(shù)：
按照慣例，至于用于制造半導(dǎo)體器件的材料，Au和Ag已經(jīng)依照它們的使用目的以單層的形式使用。
通常，Au是一種在空氣中穩(wěn)定并具有良好延展性的金屬材料。即使在加熱時，Au也不與大氣中的成分或其它材料反應(yīng)，并且可以保持潔凈的金屬表面。另外，Ag便宜且電阻低。由于上述原因，Au常常用作半導(dǎo)體用金屬材料。
然而，當(dāng)直接在Si層上施加Au膜時，由于因施加之后進行的熱處理，Si擴散進入Au中，會引起膜的性能下降，因而使得Au膜的組成不穩(wěn)定。
當(dāng)用作單層金屬膜時，因自退火(self-annealing)，Ag易于硫化、重結(jié)晶和軟化。
在這些情況下，已經(jīng)提出了，例如，使用以下的合金作為電子元件、電子構(gòu)件、光電組件等中含AuAg的合金材料，該合金包含作為主要組分的Ag、0.1wt％～10wt％Au和至少一種各自含量不少于0.1wt％且不多于5wt％的元素如Cu、Al、Ti等(例如，參見日本未審的專利申請2002-140929)。這種合金材料，即，具有在Au和Ag中含有Cu、Al和/或Ti的合金材料具有改善的穩(wěn)定性和可加工性，而且可用于降低導(dǎo)線的電阻。
還有一些采用濺射的方法，例如，作為單一金屬(single metal)的Au和Ag形成鑲嵌結(jié)構(gòu)(mosaic)并用作靶材，形成Au和Ag的合金層的方法；以及作為單一金屬的Au和Ag用作單獨的靶材，形成Au膜和Ag膜的多層膜，然后使兩種膜擴散，形成Au和Ag的合金層的方法。
但是，使用這些靶材形成的合金層可能是不均勻的，引起合金層的組成穩(wěn)定性降低的問題。另外，包括形成多層膜之后進行擴散的方法增加了制備步驟，使得該方法變得復(fù)雜。此外，通過擴散可獲得的均勻性具有局限性。因此，難以形成均勻的合金層。
換句話說，在現(xiàn)有的情況下，Au/Ag合金的單層膜不能作為彌補Au和Ag的缺點、同時最大限度地利用兩者的優(yōu)點的材料用于半導(dǎo)體應(yīng)用中。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的目的是利用Au/Ag合金的單層膜以提供一種合金材料，該合金材料能最大限度地利用各金屬的單層金屬膜的內(nèi)在性能，并且具有均勻和穩(wěn)定的組成及優(yōu)良的可加工性。提供使用該合金材料的半導(dǎo)體芯片和該半導(dǎo)體芯片的制備方法也是本發(fā)明的目的。
根據(jù)本發(fā)明，提供了半導(dǎo)體用合金材料，該材料由作為主要組分的Au和不少于3wt％且不多于40wt％的Ag構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了半導(dǎo)體芯片，其中半導(dǎo)體基板具有形成在其上的金屬膜，該金屬膜由上述合金材料制成。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了半導(dǎo)體芯片的制備方法，其包括使用上述合金材料在半導(dǎo)體基板上形成金屬膜。


圖1是說明Ag與AuAg合金材料的組成比與硫化量之間的關(guān)系，以及Ag與AuAg合金材料的組成比與接觸電阻之間的關(guān)系的曲線圖；圖2是在硅基板上形成作為本發(fā)明的半導(dǎo)體用合金材料的膜時，AuAg合金膜的應(yīng)力(由晶片彎曲度(bow)的量確定)圖；圖3是在硅基板上形成作為本發(fā)明的半導(dǎo)體用合金材料的膜時，AuAg合金膜的應(yīng)力(由晶片翹曲度(wrap)的量確定)圖；圖4是在硅基板上形成作為本發(fā)明的半導(dǎo)體用合金材料的膜時，電阻對AuAg合金膜厚度的圖；圖5是在硅基板上沉積由本發(fā)明的半導(dǎo)體材料制成的200nm厚的AuAg合金膜(Ag25wt％)并在300℃下加熱40分鐘之后，通過對該膜進行俄歇分析所測定的深度分布圖；圖6是在硅基板上沉積由本發(fā)明的半導(dǎo)體材料制成的200nm厚的AuAg合金膜(Ag25wt％)并在380℃下加熱40分鐘之后，通過對該膜進行俄歇分析所測定的深度分布圖；圖7是在硅基板上沉積由本發(fā)明的半導(dǎo)體材料制成的200nm厚的AuAg合金膜(Ag25wt％)并在420℃下加熱40分鐘之后，通過對該膜進行俄歇分析所測定的深度分布圖；圖8是在硅基板上沉積由本發(fā)明的半導(dǎo)體材料制成的200nm厚的AuAg合金膜(Ag25wt％)并在470℃下加熱40分鐘之后，通過對該膜進行俄歇分析所測定的深度分布圖；圖9是在硅基板上沉積200nm厚的Au膜并在380℃下加熱40分鐘之后，對該膜進行俄歇分析所測定的深度分布圖；圖10是在硅基板上沉積由本發(fā)明的半導(dǎo)體用合金材料制成的200nm的AuAg合金膜(Ag25wt％)并在300℃下加熱40分鐘之后，該膜外表面的SEM照片的示意圖；圖11是在硅基板上沉積由本發(fā)明的半導(dǎo)體用合金材料制成的200nm的AuAg合金膜(Ag25wt％)并在380℃下加熱40分鐘之后，該膜外表面的SEM照片的示意圖；圖12是在硅基板上沉積由本發(fā)明的半導(dǎo)體用合金材料制成的200nm的AuAg合金膜(Ag25wt％)并在420℃下加熱40分鐘之后，該膜外表面的SEM照片的示意圖；圖13是在硅基板上沉積由本發(fā)明的半導(dǎo)體用合金材料制成的200nm的AuAg合金膜(Ag25wt％)并在470℃下加熱40分鐘之后，該膜外表面的SEM照片的示意圖；圖14是在硅基板上沉積200nm厚的Au膜并在380℃下加熱40分鐘之后，該膜外表面的SEM照片的示意圖；圖15是在硅基板上沉積由本發(fā)明的半導(dǎo)體材料制成的200nm厚的AuAg合金膜(Ag30wt％)并在470℃下加熱40分鐘之后，通過對該膜進行俄歇分析所測定的深度分布圖；圖16是在硅基板上沉積由本發(fā)明的半導(dǎo)體材料制成的200nm厚的AuAg合金膜(Ag10wt％)并在470℃下加熱40分鐘之后，通過對該膜進行俄歇分析所測定的深度分布圖；圖17是在硅基板上沉積由本發(fā)明的半導(dǎo)體材料制成的200nm厚的AuAg合金膜并在470℃下加熱40分鐘之后，通過對本發(fā)明的半導(dǎo)體用合金材料制成的200nm的AuAg合金膜(Ag40wt％)的俄歇分析所測定的深度分布圖；和圖18是在由本發(fā)明半導(dǎo)體用合金材料制成的AuAg合金膜形成為光電二極管的電極時，該膜的電特性(漏電流)的圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的半導(dǎo)體用合金材料含有作為主要組分的Au和不少于3wt％且不多于40wt％的Ag。術(shù)語“半導(dǎo)體用”是指將該合金材料用于構(gòu)造半導(dǎo)體裝置如半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體芯片等，或用于半導(dǎo)體裝置的制造工藝中。
合金材料可以是固溶體或低共熔合金(eutectic alloy)，例如，Au和Ag均勻熔融的合金，或者為Au和Ag的均勻晶相的合金，其中Au和Ag不規(guī)則地占據(jù)著晶格點陣。但是，合金材料合適地為固溶體，特別是理想的固溶體。
含有少于3wt％Ag的合金材料并不優(yōu)選，這是因為Si基蠕變抑制效應(yīng)降低。含有大于40wt％Ag的合金材料也并不優(yōu)選，這是因為在半導(dǎo)體芯片中合金材料作為電極的可靠性可能受損。
構(gòu)成半導(dǎo)體用合金材料的Ag的含量優(yōu)選為不少于5wt％，不少于10wt％，不少于15wt％，或者不少于20wt％。此外，Ag的含量優(yōu)選為不多于35wt％，不多于30wt％，或者不多于25wt％。Ag的含量更優(yōu)選為不少于10wt％且不多于30wt％。
然而，在需要Ag的比例小且AuAg合金將欲在硅基板上直接形成薄膜時，Ag的含量更優(yōu)選為不少于10wt％，以便不降低硅擴散的抑制效應(yīng)，并且更優(yōu)選為不多于30wt％，以便抑制硫化效應(yīng)和因接觸電阻增大而導(dǎo)致電特性偏移。
盡管取決于應(yīng)用，但在為了不損害電特性如漏電流，以及為了確保芯片的可靠性，在半導(dǎo)體芯片的使用中，Au和Ag分別具有3N(99.9％)或更高的純度，更優(yōu)選具有4N或更高的純度，最優(yōu)選具有5N或更高的純度。
可以用公知的方法制造本發(fā)明的半導(dǎo)體用合金材料，例如通過高頻熔融熔化Au錠和Ag錠形成合金的方法，以及混合Au粉和Ag粉并加熱該混合物形成合金的方法。
因此，本發(fā)明的半導(dǎo)體用合金材料顯著緩解了各種與Au的使用本身有關(guān)的問題，例如，在Si層上直接形成膜時Si基的擴散。這使得無Si擴散的膜組成保持穩(wěn)定，從而提高了耐氣候性和金屬強度。
可以在各種應(yīng)用中使用本發(fā)明的半導(dǎo)體用合金材料。這些應(yīng)用實例包括電子元件、電子構(gòu)件、光電組件，更具體地，包括半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體芯片，包括導(dǎo)線、電極、突起(bump)、遮光膜、通過金屬糊劑(paste)形成的接點(contact)或?qū)Ь€(如光傳輸元件、用于遙控器的光接受元件、PC/GP元件、DRAM、閃存、CPU、MPU、ASIC、LSI、TFT、半導(dǎo)體激光、太陽能電池、發(fā)光元件、CCD、半導(dǎo)體閘流管(thyristor)、光電二極管、光電晶體管、功率晶體管等)，以及液晶顯示面板(平板顯示器、反射和半透明液晶顯示面板等)。通常，可以以濺射靶材(sputtering target material)、氣相沉積材料或接合線材料(wire material for bonding)的形式使用本發(fā)明的合金材料。
當(dāng)用于上述的元件和組件時，對合金材料的厚度沒有特別限制，但在一個實施例中，考慮到合金膜的應(yīng)力，優(yōu)選使用厚度為50nm～1000nm且包括端值的合金材料。如果膜的應(yīng)力增加，會有一些制造問題，例如在晶片測試的時候，探針不能適當(dāng)?shù)亟佑|晶片。在不要求晶片測試，或者在隨后形成突起或電鍍使用該膜時，可以自由設(shè)定膜的厚度。
本發(fā)明的半導(dǎo)體用合金材料可以以金屬膜的形式來使用，該金屬膜通過各種方法形成在半導(dǎo)體基板上。例如，合金材料靈活而廣泛地適用于在現(xiàn)有的半導(dǎo)體工藝等中，例如濺射、氣相沉積、電鍍和接合方法中。
更具體地，在氣相沉積方法中，例如，將直徑為1mm的AuAg合金線作為合金材料置于坩堝中，然后加熱，同時保持真空度約為3×10-6托(Torr)，以形成組成均勻的AuAg合金。
在電鍍方法中，例如，在約25℃的溫度和約0.5A/dm2的電流密度下使用堿性氰浴(cyanogens bath)和AuAg合金，以形成沉積的AuAg合金膜。
在接合方法中，通過熔融和鑄造形成AuAg合金錠，并且反復(fù)擠壓和拉伸該錠塊，最終形成直徑約20～30μm的細導(dǎo)線。具體地，該合金線可以以接合線的形式使用，所述接合線形成為用于連接半導(dǎo)體芯片上的電極和引線框(lead frame)上的外部電極。
在對AuAg合金材料進行圖案化，以用作導(dǎo)線、電極、突起等時，不僅可以通過浮脫(lift-off)方法，而且可以根據(jù)AuAg合金材料的組成，通過使用碘化鉀水溶液，或碘化鉀水溶液和含有磷酸的蝕刻溶液的混合溶液很容易地進行蝕刻該合金材料。
通過在合適的位置形成合適尺寸的AuAg合金材料，可以在相同步驟中形成導(dǎo)線、電極、突起、遮光膜、接點等中的兩種或多種，例如導(dǎo)線和電極的組合，遮光膜和電極的組合，突起與電極的組合，以及導(dǎo)線和接點的組合。
不管使用諸如濺射和氣相沉積的何種方法，本發(fā)明的半導(dǎo)體用合金材料都呈現(xiàn)出相同電阻率、應(yīng)力、拉伸率、強度等，并且易于形成及保證能形成薄膜。
在本發(fā)明中，優(yōu)選在例如(硅、鍺等元素半導(dǎo)體，或者GaAs等化合物半導(dǎo)體的)半導(dǎo)體芯片、半導(dǎo)體基板、半導(dǎo)體層等上形成AuAg合金材料的金屬膜之后，在300℃～520℃且包括端值的溫度范圍下進行熱處理。
這樣做可以保證與半導(dǎo)體層(如硅)穩(wěn)定接觸。例如，在使用Al或AlSi合金(其通常用作半導(dǎo)體基板側(cè)上的電極的金屬)，且AuAg合金用作背電極(rear electrode)時，可以防止接點處的Al釘穿(spiking)(Al穿透進入半導(dǎo)體基板的現(xiàn)象)和電阻增加。
特別是當(dāng)在硅層上形成AuAg合金時，為了抑制Au-Ag-Si的共熔結(jié)晶并且不降低半導(dǎo)體芯片等的性能，優(yōu)選在300℃～470℃的溫度下進行熱處理。在該溫度范圍內(nèi)，Si基向AuAg合金的蠕變(creeping)，Si基和AuAg的合金化反應(yīng)，以及AuAg合金最外層上氧化物的形成受到抑制，也就是說，即使在加熱之后，AuAg合金膜的均勻組成仍不會改變，并且膜的組成是熱穩(wěn)定的，使得AuAg合金膜適于作為更薄的膜使用。這提高了芯片(chip die)接合表面或?qū)Ь€接合表面的強度，并給予其與金屬糊劑良好的相容性，從而可以提供各種高可靠性的組件和裝置。
實施例下面將詳細描述本發(fā)明的合金材料、半導(dǎo)體芯片和該芯片的制造方法。
實施例1合金材料的制備稱重Au錠和Ag錠，使得Au和Ag有不同的比例，并且在通過高頻熔融熔化這些錠塊之后，將Au和Ag倒入模具中以制備AuAg合金材料。純度為4N的Au和Ag用作原料。
將得到的不同組成的合金材料制成各自尺寸為約50×20×1的樣品，將樣品在60℃、90mmHg、H2S氣氛下靜置10天。然后分別測量樣品，以獲得樣品的組成和硫化量之間的關(guān)系，以及樣品的組成和接觸電阻之間的關(guān)系。通過四端子法(four-terminal)測量硫化試驗前后的接觸電阻。采用精密天平由硫化試驗前后樣品的重量確定硫化增量。
結(jié)果示于圖1。
從圖1明顯看到，硫化量隨著Ag的重量百分比的增加而增加，并且合金材料的表面隨時間的變化大于Au材料的表面中的變化。還發(fā)現(xiàn)隨著Ag的重量百分比增加，相對于初始值(在硫化試驗以前，AuAg合金的接觸電阻)，接觸電阻大大增加，因此存在著這樣的可能性，即該合金作為半導(dǎo)體芯片中電極的可靠性受到損害。
另一方面，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Ag的重量百分?jǐn)?shù)小時，抑制硅基蠕變的效應(yīng)也小。
實施例2合金材料的制備將7.5kg純度為4N的Au錠和2.5kg純度為4N的Ag錠放入坩堝并通過高頻熔融法熔化。然后將Au和Ag倒入模具中，以制備Au-Ag比為75％-25％的合金錠。由此獲得的AuAg合金材料具有Au的可加工性和Ag的延展性。
碾壓得到的合金錠形成8mm厚的板。將該板在車床上形成250mm直徑的盤并結(jié)合在Cu制成的襯板(backing plate)上以制備AuAg合金靶材。為比較，用與制備AuAg合金靶材相同的方式制備Au靶材和Ag靶材。
實施例3合金材料的制備以與實施例2相同的方式制備AuAg合金靶材，除了將Ag的比例設(shè)定為3wt％、10wt％和40wt％。
實施例4合金膜的形成使用實施例2中制備的靶材，使用濺射裝置分別在硅基板上形成約100nm～1000nm厚度的AuAg合金膜、Au膜和Ag膜作為單層金屬膜。
所述濺射裝置是臥式的(面朝上的體系)，它包括用于清洗欲濺射表面的逆向濺射室，以及放置AuAg合金靶材、Au靶材和Ag靶材的濺射室作為獨立反應(yīng)室。靶材電極包括雙極(double pole)電磁陰極。
設(shè)定濺射條件使得反應(yīng)室內(nèi)的壓力為2毫托～9毫托，且DC功率為0.3kW～1kW。
根據(jù)熒光X-射線組分分析，由此形成的合金膜含有27.5wt％的Ag和72.5wt％的Au，并且為均勻的膜。該膜的Ag的比例略大于合金材料，這可能是因為質(zhì)量數(shù)比Au小的Ag容易濺射分散，且Ag的濺射速率快。
相比于Au或Ag的單層膜，AuAg合金膜很少取決于濺射時的壓力和DC功率。因此，在其形成之后沒有觀察到膜的組成有大的變化，并且形成了均勻的膜。
測量濺射后合金膜和金屬膜的膜應(yīng)力，以及在氮氣氣氛下加熱(380℃下加熱40分鐘)后合金膜和金屬膜的膜應(yīng)力和電阻。
所得的結(jié)果示于圖2～4中。膜應(yīng)力由膜形成前后或加熱后半導(dǎo)體基板的彎曲度和翹曲度來確定。在室溫下通過四探針法進行電阻的測量。
圖2和圖3顯示，與相同厚度的Au膜比較時，AuAg合金膜傾向于晶片的彎曲度和翹曲度略有增加。但是，兩種膜之間沒有大的差異，并且顯示合金膜達到了足以經(jīng)受實際應(yīng)用的水平。
圖4顯示，與相同厚度的Au膜比較時，AuAg合金膜傾向于電阻略有增加。但是，兩種膜之間沒有大的差異，并且顯示合金膜達到了足以經(jīng)受實際應(yīng)用的水平。
這些結(jié)果表明AuAg合金膜的膜應(yīng)力和電阻都達到了可應(yīng)用于半導(dǎo)體芯片的膜的水平。
實施例5合金膜的形成使用實施例2中制備的材料，用與實施例4中相同的方法通過濺射在硅基板上分別形成各厚度為200nm的AuAg合金膜和各厚度為200nm的Au膜。在氮氣氣氛下，分別在300℃、420℃和470℃下加熱這些膜40分鐘。在各膜的最外表面?zhèn)冗M行俄歇分析，并用電子顯微鏡觀察最外表面。
分析和觀察的結(jié)果分別示于圖5-9和圖10-14。在圖5-8和圖10-13中，顯示了Si和O的濃度在最外表面某些深度的低水平處保持恒定。這表明AuAg合金幾乎不經(jīng)歷Si基穿透，即，AuAg合金與硅的合金化反應(yīng)僅僅發(fā)生在自AuAg和硅的界面不大于50nm內(nèi)的區(qū)域內(nèi)。還顯示膜表面的氧含量很少，在膜表面的狀態(tài)下，膜是均勻的且無大的變化。這些結(jié)果表明，與僅由Au制成的膜相比，AuAg膜可以作為更薄的膜使用。
另一方面，在圖9和14中顯示出，因熱處理硅向Au膜蠕變，從而加速了硅和Au的合金化(共熔)反應(yīng)。還顯示，在Au膜表面檢測到的氧含量高于在AuAg合金膜表面檢測到的。
實施例6合金膜的形成使用實施例3中制備的靶材，使用如實施例4中的濺射裝置在硅基板上分別形成三種不同Ag比例的200nm厚的AuAg合金膜。
用熒光X-射線分析獲得的AuAg合金的組成。結(jié)果示于表1中。
表1

在氮氣氣氛下于450℃加熱所得到的合金膜40分鐘，并從各膜的最外表面?zhèn)冗M行俄歇分析。結(jié)果示于圖15～17。
圖15～17顯示在上述任意比例下的AuAg合金膜抑制了硅的蠕變，并且在膜的最外表面沒有檢測到氧。
實施例7半導(dǎo)體芯片使用實施例2中制備的靶材，以與實施例4相同的方法在硅制成的半導(dǎo)體芯片上形成由AuAg合金膜構(gòu)成的電極。在380℃下加熱該電極40分鐘。在氮氣氣氛下，測量由AuAg合金膜構(gòu)成的電極與半導(dǎo)體芯片的結(jié)合強度。
結(jié)術(shù)示于表2中。通過從芯片側(cè)施加壓力開使用應(yīng)力計測量該強度。各芯片切成0.6mm×0.6mm大小并且使用與Ag糊劑接合的膜可以用于評估。
表2

表2顯示，在接合強度(bonding strength)上AuAg合金膜制成的電極等于或高于Au膜制成的電極。此外，從破壞實驗中證實，膜接合界面的強度高于芯片本身的強度。
實施例8半導(dǎo)體芯片制造光電二極管作為光學(xué)半導(dǎo)體芯片。通過以下步驟制造光電二極管圖案化半導(dǎo)體基板(的表面)；形成陽極層；通過實施例4中所示的形成方法，使用實施例2中制備的AuAg合金靶材在半導(dǎo)體基板的背面形成200nm的AuAg合金膜；以及在氮氣氣氛下于380℃加熱40分鐘以形成陰極電極。
當(dāng)施加35V的反向電壓并加熱至100℃時，從AuAg合金材料制成的電極的漏電流，測定光電二極管的電性能和可靠性。結(jié)果示于圖18中。還測量了該光電二極管的短路電流(Isc)。
從結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，與使用Au膜的光電二極管相比，使用AuAg合金膜的光電二極管在漏電流和短路電流上沒有大的特征偏移或改變，并且該光電二極管在實用方面毫無問題。
此外，使用AuAg合金膜的優(yōu)質(zhì)光電二極管的產(chǎn)量和使用Au膜的優(yōu)質(zhì)光電二極管的產(chǎn)量大致相同。
實施例9半導(dǎo)體芯片制造光電晶體管作為光學(xué)半導(dǎo)體芯片。通過以下步驟制造光電晶體管圖案化半導(dǎo)體基板(的表面)；形成基極-射極(base-emitter)層；通過實施例4中所示的形成方法，使用實施例2中制備的AuAg合金靶材在半導(dǎo)體基板的背面形成200nm的AuAg合金膜；在氮氣氣氛下于380℃加熱40分鐘以形成集電極(collector electrode)。
使用該光電晶體管測量集電極-射極飽和電壓VCE(飽和)和基極-射極擊穿電壓(BVCEO)。
從結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，與使用Au膜的光電晶體管相比，使用AuAg合金膜的光電晶體管在集電極-射極飽和電壓VCE(飽和)和集電極-射極擊穿電壓(BVCEO)上沒有大的特征偏移或改變，并且該光電晶體管在實用方面毫無問題。
此外，為檢查膜作為電極的可靠性，而進行導(dǎo)電試驗和溫度循環(huán)試驗，在這兩種試驗中都獲得了好結(jié)果。
在室溫(25℃)和高溫(85℃)下進行導(dǎo)電試驗。至于測量的條件，將正向電流(IF)分別設(shè)定為50mA(25℃下)和30mA(85℃下)，以及將集電極-射極電功率分別設(shè)定為150mW(25℃下)和70mW(85℃下)。通過每30分鐘重復(fù)55℃和120℃的溫度進行溫度循環(huán)試驗。
實施例10半導(dǎo)體芯片制造光電三極管(phototriac)作為半導(dǎo)體芯片。通過以下步驟制造光電三極管圖案化半導(dǎo)體基板(的表面)；形成基極-射極層；通過實施例4中所示的形成方法，使用實施例2中制備的AuAg合金靶材在半導(dǎo)體基板的背面形成200nm的AuAg合金膜；在氮氣氣氛下于380℃加熱40分鐘以形成集電極。
使用該光電三極管測量保持電流(holding current)(IH)、開態(tài)電壓(on-state voltage)(VT)、最小觸發(fā)電流(IFT)和斷態(tài)重復(fù)峰值電壓(repetitivepeak-off state voltage)(VDRM)。
從結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，與使用Au膜的光電三極管相比，使用AuAg合金膜的光電三極管在保持電流、開態(tài)電壓、最小觸發(fā)電流和斷態(tài)重復(fù)峰值電壓上沒有大的特征偏移或改變，并且該光電三極管在實用方面毫無問題。
根據(jù)本發(fā)明，所使用的是由作為主要組分的Au和不少于3wt％且不多于40wt％的Ag構(gòu)成的合金材料，因此該材料具有穩(wěn)定的組成，并且與僅由Ag構(gòu)成的金屬材料相比可以使一些性質(zhì)如電阻穩(wěn)定。另外，AuAg合金材料可以使加熱前后組成的變化最小化。
特別是當(dāng)Au和Ag各自的純度為3N或更高時，可以防止由雜質(zhì)引起的電特性下降，以及可以提供優(yōu)質(zhì)的金屬材料。
通過以濺射靶材或氣相沉積材料和接合線材料的形式使用本發(fā)明的合金材料，可以應(yīng)用常規(guī)使用的方法而無需任何特殊的設(shè)備。
由于AuAg合金是貴金屬，其回收和再利用比其它金屬材料更容易，因此這使得其是環(huán)境友好的。
在將本發(fā)明的半導(dǎo)體用合金材料形成金屬膜以構(gòu)成半導(dǎo)體芯片等時，可以改進電子設(shè)備、電子元件等的光電性能，從而獲得更可靠的電子設(shè)備、電子元件等。另外，該合金材料的可加工性優(yōu)異，因此能提高這些設(shè)備和元件的產(chǎn)量。此外，由于Ag比Au便宜，比起僅使用Au，該合金材料可以提供較便宜的電子設(shè)備和元件。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種半導(dǎo)體用合金材料，所述合金材料直接覆蓋Si半導(dǎo)體，所述合金材料由作為主要組分的Au和不少于3wt％且不多于40wt％的Ag構(gòu)成。
2.權(quán)利要求1的合金材料，其中Au和Ag的純度為3N或更高。
3.權(quán)利要求1的合金材料，其中合金材料為濺射靶材、氣相沉積材料和接合線材料的形式。
4.一種半導(dǎo)體芯片，其中半導(dǎo)體基板具有形成在其上的金屬膜，所述金屬膜由權(quán)利要求1的合金材料制成。
5.權(quán)利要求4的半導(dǎo)體芯片，其中金屬膜的厚度范圍為50nm～1000nm且包括端值。
6.權(quán)利要求4的半導(dǎo)體芯片，其中金屬膜形成為導(dǎo)線、電極、突起或遮光膜。
7.權(quán)利要求4的半導(dǎo)體芯片，其中金屬膜是通過Ag糊劑形成的。
8.一種半導(dǎo)體芯片的制備方法，其包括使用權(quán)利要求1的合金材料在半導(dǎo)體基板上形成金屬膜。
9.權(quán)利要求8的制備方法，其中通過濺射或氣相沉積將合金材料形成為所述金屬膜。
10.權(quán)利要求8的制備方法，其中在形成所述金屬膜后，在300℃～520℃且包括端值的溫度下進行加熱。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體用合金材料，其由作為主要組分的Au和不少于3wt％且不多于40wt％的Ag構(gòu)成。
2.權(quán)利要求1的合金材料，其中Au和Ag的純度為3N或更高。
3.權(quán)利要求1的合金材料，其中合金材料為濺射靶材、氣相沉積材料和接合線材料的形式。
4.一種半導(dǎo)體芯片，其中半導(dǎo)體基板具有形成在其上的金屬膜，所述金屬膜由權(quán)利要求1的合金材料制成。
5.權(quán)利要求4的半導(dǎo)體芯片，其中金屬膜的厚度范圍為50nm～1000nm且包括端值。
6.權(quán)利要求4的半導(dǎo)體芯片，其中金屬膜形成為導(dǎo)線、電極、突起或遮光膜。
7.權(quán)利要求4的半導(dǎo)體芯片，其中金屬膜是通過Ag糊劑形成的。
8.一種半導(dǎo)體芯片的制備方法，其包括使用權(quán)利要求1的合金材料在半導(dǎo)體基板上形成金屬膜。
9.權(quán)利要求8的制備方法，其中通過濺射或氣相沉積將合金材料形成為所述金屬膜。
10.權(quán)利要求8的制備方法，其中在形成所述金屬膜后，在300℃～520℃且包括端值的溫度下進行加熱。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體用合金材料，其由作為主要組分的Au和不少于3wt％且不多于40wt％的Ag構(gòu)成。
文檔編號H01L21/3205GK1717783SQ20038010428
公開日2006年1月4日 申請日期2003年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月26日
發(fā)明者井上和范, 石倉千春 申請人:夏普株式會社, 田中貴金屬工業(yè)株式會社