Na aplicação em .Net, crie um botão, por exemplo, onde o usuário clicará para aceder a aplicação em PHP no outro servidor.
Ao clicar nesse botão, é gerado um token (chave criptografada única).
O token servirá como autenticação. A lógica é gerar o toke pelo app .Net e salvá-lo num banco de dados.
Esse token deve estar relacionado com a identificação do usuário na aplicação em PHP. Portanto precisa resolver um meio de criar essa relação.
Um modo simples é uma tela no .Net com um formulário onde o usuário insere os dados de login e senha para acesso a aplicação PHP. Esses dados ficariam salvos no banco de dados do app .Net para então poder relacionar com os tokens.
Uma feita a estrutura, continuamos. Ao clicar no botão, é gerado o token e o usuário é direcionado para o app PHP.
O app PHP recebe o token e verifica se é válido, consultando o banco de dados de onde foi salvo previamente. Para essa consulta, recomenda-se uma API (webservice). Evite fazer uma consulta diretamente ao banco de dados. Consulte por uma API.
Após verificar se o token é válido, caso seja válido, buscará a relação com o usuário e fará a então a autenticação no app PHP.
Importante: O token deve ser excluído ou invalidado sempre que for utilizado. O token só pode ser usado uma vez.
Note que isso tudo é independente das linguagens que utiliza de ambos os lados. O app .net poderia ser um app JAVA e o app PHP poderia ser um app RoR. A lógica do token de autenticação é a mesma.