DE1789062B2 - Verfahren zum Herstellen von Metallkontaktschichten für Halbleiteranordnungen - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von Metallkontaktschichten für HalbleiteranordnungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Metallkontaktschichten für Halbleiteranordnungen
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Beim Einbau von Planardioden in ein vorzugsweise aus Glas bestehendes Gehäuse spielt die mechanische
Stabilität des Bauelements im Gehäuse selbst eine nicht unbedeutende Rolle. Diese mechanische Stabilität, die
die Voraussetzung zur Erzielung guter elektrischer Parameter des Bauelements ist, wird bewirkt durch das
Vorhandensein gut lötfähiger Kontakte. Außerdem muß auch eine gute und festhaftende Verbindung dieser
Kontakte zum Halbleitermaterial hin vorhanden sein.
Es ist bereits ein Verfahren zum Herstellen von Metallkontaktschichten für Halbleiteranordnungen bekannt
(AT-PS 2 50 439), bei dem auf die für die Kontaktierung vorgesehene Oberfläche des Halbleiterbauelements
zunächst eine aus Aluminium oder Nickel bestehende Schicht aufgebracht wird. Anschließend *>5
wird eine aus Titan bestehende Metallschicht abgeschieden, die sodann durch eine Schicht aus lötbarem Metall
verstärkt wird. Aluminium ist ein den Halbleiterkörper gut benetzendes Kontaktmetall. Die aus Titan bestehende
Metallschicht schließt die Aluminiumschicht nach außen hermetisch ab. Als lötbares Metall ist schließlich
Silber geeignet (US-PS 32 53 951).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mechanisch stabile, gut lötbare Kontakte an Halbleiterbauelementen
zum Einbau in Miniaturglasgehäuse herzustellen, die auf Halbleitermaterialien, insbesondere auf
hochohmigem Silicium, eine besonders gute Haftfestigkeit z-eigen.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
Die Verwendung einer Legierung aus Aluminium und Nickel bewirkt im Vergleich zum reinen Metall eine
bessere Benetzung und damit einen guten elektrischen Kontakt zum Halbleiterkörper. Außerdem wird bei
Aufdampfen dieser Legierung eine Anreicherung von Nickel in der Schmelze erzielt, wodurch ein günstiger
Gettereffekt auf Verunreinigungen hervorgerufen wird. Dadurch werden die elektrischen Parameter der so
hergestellten Halbleiterbauelemente verbessert.
Vorzugsweise wird als erste Schicht eine Aluminium-Nickel-Legierung
mit einem Gehalt an Nickel an 1 bis 2 °/o verwendet.
Die Aluminium-Nickel-Legierung wird in einer Schichtstärke von etwa 0,5 μπι aufgebracht, die aus
Titan bestehende Schicht wird in einer Schichtstärke von 0,5μπι und die aus Silber bestehende Schicht in einer
Schichtstärke von etwa 1 μπι abgeschieden.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Metallschichten durch Aufdampfen hergestellt
werden. Dies geschieht zweckmäßigerweise durch einen Aufdampfprozeß bei einem Druck kleiner 10~3 Pascal.
Es ist aber ebenso möglich, daß die Aluminium-Nickel-Legierung aufgedampft und die Titan- bzw. Silberschicht
dagegen durch einen galvanischen Abscheidungsprozeß aufgebracht werden.
Durch die zuerst aufgebrachte Aluminium-Nickel-Schicht wird ein guter elektrischer Kontakt zum
Halbleitermaterial, insbesondere zum Silicium, geschaffen. Das anschließend aufgebrachte Titan verhindert das
Entstehen einer der »Purpurpest« von Aluminium-Gold ähnlichen Legierung aus Aluminium-Silber. Die zuletzt
aufgebrachte Silberschicht ermöglicht ein einwandfreies Einlöten in das Gehäuse mittels der gebräuchlichen
Lötscheiben, das sind Kupferkerne, die mit einer Metallschicht, beispielsweise bestehend aus antimondotiertem
Gold mit Zinnzusatz, beidseitig belegt sind.
Durch die vorliegende Erfindung ist die Möglichkeit gegeben, den Einbau von nach der Planartechnik
gefertigten Siliciumdioden, insbesondere Planarzenerdioden, welche aus p-Silicium mit einem spezifischen
elektrischen Widerstand ρ größer 0,03 Ohm · cm gefertigt sind, in ein Minaturglasgehäuse rationell
vorzunehmen. Dabei konnten die bei den bekannten Verfahren (Verwendung einer Titan-Gold-Schicht als
Rückseitenkontakt) auftretenden Störungen des elektrischen Stromflusses weitestgehend vermieden werden.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels wird nunmehr auf die F i g. 1 und 2
Bezug genommen.
In F i g. 1 ist im Schnitt eine p-dotierte Siliciumeinkristallscheibe
1 (ρ größer 0,03 Ohm - cm) gezeigt, in welcher mittels einer η-dotierenden Substanz, beispielsweise
Phosphor, ein pn-übergang 2 erzeugt worden ist. Die Halbleiterkristallscheibe wird auf ihrer Unterseite
zunächst mit einer 0,5μπι dicken Aluminium-Nickel-
(98:2)-Legierungsschicht 3 bedampft, auf welcher eine
weitere Metallschicht 4 aus Titan in einer Schichtstärke von 0,5μιη aufgebracht wird. Im Anschluß daran wird
eine etwa Ιμπι starke Silberschicht 5 aufgedampft. Die
Aufdampfprozesse erfolgen in der bekannten Weise durch Aufdampfen der entsprechenden Metalle oder
Legierungen aus einer Wolframwendel bei einem Druck von ΙΟ-3 Pascal.
Die mit den Aufdampfkontakten versehene Halbleiteranordnung 11 wird dann, wie in F i g. 2 abgebildet,
in das für die Verlötung vorgesehene Gehäuseteil 6, welches aus einer Durchführung 7 aus Kupfermanteldraht
besteht, die in ein Bleiglasröhrchen 8 eingeschmolzen ist, mittels einer Lötscheibe 9 eingebaut.
Hierzu i Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Verfahren zum Herstellen von Metallkontaktschichten für Halbleiteranordnungen, bei dem auf
die für die Kontaktierung vorgesehene Oberfläche des Halbleiterbauelements zunächst eine erste
Metallschicht aufgebracht wird, bei dem dann darauf eine aus Titan bestehende zweite Metallschicht
abgeschieden wird, die anschließend durch eine Schicht aus lötbarem Metall verstärkt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß als erste Metallschicht (3) eine aus Aluminium und Nickel bestehende Legierung verwendet wird und daß als
lötbares Metall Silber vorgesehen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als erste Schicht eine Aluminium-Nickel-Legierung
mit einem Gehalt an Nicke! von 1 bis 2 % verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daO die Aiuminium-Nickel-Legierung
in einer Schichtstärke von etwa 0,5 μπι aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Titan bestehende
Schicht in einer Schichtstärke von etwa 0,5 μπι abgeschieden wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Silberschicht in
einer Schichtstärke von etwa 1 μπι aufgebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten
durch Aufdampfen aufgebracht werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminium-Nickel-Legierung
aufgedampft und die Titan- bzw. Silberschicht durch einen galvanischen Abscheidungsprozeß
aufgebracht werden.
8. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung von Silicium-PIa- *o
narbauelementen, insbesondere von Planarzenerdioden, welche aus p-Silicium mit einem spezifischen
elektrischen Widerstand größer 0,03 Ohm · cm gefertigt sind.
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