DD205297A1 - Schichtanordnung zur kontaktierung von kontaktdraehten auf halbleiterelementen fuer das mikroschweissverfahren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung zeigt eine Schichtanordnung, insbesondere fuer Leistungsbauelemente in Planartechnik, bei der der pn-Uebergang zur Verhinderung d.Bildng.v. Strukturfehlern im aktiven Kristallbereich, beim Kontaktieren mittels Druck- und/oder Schwingungsenergie, mit einer energiedaempfenden Schicht abgedeckt ist.

Description

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Stahnsdorf, den o4.o3.19Q2

Dr. Lothar Oppermann

153o Teltow, Moldaustr. 2b Dr. so.nat. Ulrich Mohr

1532 Kleinmachnow, Ph.-Müller-Allee Ing. Wolfgang Hirsoh

1533 Stahnsdorf, Am Walde Dipl.-Ing. Hans Priedrioh

153o Teltow, E.-Thälmannatr. 89a

Titel der Erfindung

Sohiohtanordnung zur Kontaktierung von Kontaktdrahten auf Halbleiterelementen für das Mikrosohweißverfahren

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schichtanordnung zur Kontaktierung von Kontaktdrahten auf Halbleiterelementen für das Mikroschweißverfahren, insbesondere zur Kontaktierung von

1Q.MA11982*008485

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Chips mittels Druck- oder Sehwingungsenergie. Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die bekannten technischen Lösungen zur Kontaktierung von Leistungsbauelementen «enden beim Werkstoffsystem Silizium« Halbleiterelement Al-Metallisierung Al-Schweißdraht die Ultrasohallsohweißung oder modifizierte US-Schweißverfahren an. Dabei wird bei Leistungsbauelementen die Schweißung der Kontaktdrähte auf dem elektrisch aktiven Siliziumbereich durchgeführt.

Untersuchungen zur Wirkung der Ultrasohallenergie auf elektrisch aktive Halbleiterstrukturen haben gezeigt, daß die zur Schweißung erforderliche Schwingungsenergie und der Druck zur Reduzierung der Sperrspannung und zur Erhöhung des Reststromes des Halbleiterelementes infolge von Strukturfehlern im Silizium führen. Dieser Mangel entsteht anteilig auch dann, wenn der für das Zustandekommen der Schweißung notwendige Minimalwert der Schweißparameter angewendet wird.

In Veröffentlichungen z.B. von Pankratz, J.M. und Collins, D.R. in IEEE trans, reliability UY 19(7o) 5,89-94, wird zwar ein solcher Einfluß vermutet, jedoch nicht belegt. Ausgehend von diesem Stand der Technik erfolgt bei Leistungsbauelementen die Drahtkontaktierung nooh generell über dem aktiven pn-tfl)ergang.

Hierzu ist gem. Fig. 1 ein typischer Leistungstransistor mit Grlaspassivierung dargestellt, dessen Kontaktflächen 2 und 3 über dem elektrisch aktiven Gebiet liegen.

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So ist es bekannt, eine Metallisierung für die Kontaktierang bis zu einer Schichtdicke *1o/um aufzubringen und mit minimaler US-Schwingungsenergie zu kontaktieren. Hierbei ist von Nachteil, daß das Aufbringen derart dicker Schichten lange technologische Bearbeitungszeiten erfordert. Ferner sind derartige Schichten schwierig abscheidbap und für die nachfolgenden fotolithografisehen Strukturierungen schwierig bearbeitbar» Es ist bei Anwendung der Planartechnik auch bekannt, die Kontaktflachen aus dem aktiven Bereich herauszuführen (Pig. 2). Hierbei wird der aktive pn-übergang des Chips 4 duroh die über die Isolation 5 auf das Substrat 6 herausgezogenen Kontaktflächen 2 und *> beim Schweißvorgang nicht belastet.

Diese Lösungen sind für Leistungsbauelemente >1ooo V nicht anwendbar, da derartige Sperrspannungen mittels der Planartechnik stabilisiert einen unökonomisch großen Siliziumflächenbedarf haben würden. Eine weitere Lösungsmöglichkeit besteht darin, zur Trennung der Schweißflache vom aktiven Kristallvolumen analog zu Schaltkreisen eine modifizierte Form der Trägerstreifentechnik anzuwenden. Der Nachteil derartiger Lösungen wird darin gesehen, daß die zur Kontaktierung dicker Drähte mit -Moo/um Durchmesser notwendige Kontaktflache durch Abätzen der pn-Oberflache gewonnen werden muß. Die hierfür erforderlichen langen Ätzzeiten führen durch Ionenbelegung an der pn-Oberfläohe zu einer Verschlechterung der Sperrkennlinie.

Ziel der Erfindung

Der nützliche Effekt der erfindungsgemäßen Lehre besteht darin, daß bei Leistungsbauelementen, insbesondere bei

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Hoohspannungstransistoren, eine Schädigung der Sperrkennlinie vermieden und somit eine Erhöhung der Ausbeute von Bauelementen-α 1ooo 7 Sperrspannung erzielt wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, beim technologischen Schritt des Kontaktierens durch Anwendung von Druck- oder Schwingungsenergie ein Herausbilden von Strukturfehlern im aktiven Kristallbereioh zu vermeiden·

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe daduroh gelöst, daß der frei austretende pn-übergang eines in Planartechnik hergestellten Halbleiterelement^ glaspassiviert wird· Auf diese Glaspassivierung wird eine SiOg-Sohicht aufgebracht. Anschließend erfolgt die Al-Metallisierung des Emitter- und Basisgebietes mit einer der Tiefe des pn-Übergangs angepaßten Mindestsohichtdioke von^>2,5/um untd einer Mindestbreite von>1o/um auf der SiOg-Sohicht.

Die Glaspassivierung dient als energiedämpfende Schicht zum Abbau der- Schwingungsenergie, so daß Kristallstörungen des Siliziums vermieden werden»

Die.Erfindung soll an einem Ausfuhrungsbeispiel näher erläutert werden:

Ausführungsbeispiel:

Es zeigen

Pig. 1 in Draufsicht einen typischen glaspassivierten Leistungstransistor

Fig. 2 eine Scheibenanordnung in Planartechnik

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Fig. 3 die Draufsicht der erfindungsgemäßen Anordnung mit herausgezogenen Kontaktflächen

Fig. 4 den Basiskontakt gemäß Fig. 3 im Schnitt Fig. 5 den Emitterkontakt im Schnitt.

Die Transistoranordnung Fig. 3 wird in bekannter Weise gemäß Fig. 4 und 5 so passiviert, daß naoh dem Trennen der Elemente eine Glaspassivierung als energie dämpfende Schicht 1 mit einer Breite ^>1o/um und einer Dioke^io/ vorliegt. Vor und naoh dem Abscheiden der Basiskontaktfläche 2 und der Emitterkontaktflache 3 auf dem Glasvolumen, wird zur Verbesserung der Haftfestigkeit eine SiOp-Sohioht 7 abgeschieden. Die Al-Sohioht der Kontaktflächen wird in der für die US-Schweißung notwendigen Mindestsohichtdioke aufgebracht.

Das Herausführen der Emitterkontaktflache 3 über die äußere Basismetallisierung erfolgt derart, daß durch eine strukturierte Abscheidung einer SiOg-Sohicht 7 diese Basiskontaktfläohe 2 isoliert wird. Anschließend wird eine Al-Schioht vom Emittergebiet zur Emitterkontaktf läohe 3 auf dem Glasvolumen aufgebracht.

Duroh Anwendung mehrerer jeweils diagonal angeordneter Emitter- und Basiskontakte auf der Glaspassivierung gemäß Figut 3 wird eine Verbesserung der Stromverteilung erreicht, ohne daß die zusätzlichen Kontaktflächen eine Verringerung der elektrisch aktiven Siliziumbereiche erfordern·

Claims (7)

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   Erfindungaanspruch

   1. Sohiohtanordnung zur Kontaktierung von Kontaktdrahten auf Halbleiterelementen mittels Druok- und/oder Schwingungsenergie, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Metallsahioht der Kontaktflächen (2,3) für die Kontaktdrähte und de« ein- und/oder mehrschichtig dotierten Si-Kristallvoluman eine energiedämpfende Sohioht (1) angeordnet ist.
2. 2. Sohiohtanordnunig naoh Punkt 1, daduroh gekennzeichnet, daß die energiedämpfende Sohioht (1) eine Glassohicht ist.
3. 5. Sohichtanordnung naoh Punkt 2, daduroh gekennzeichnet, daß die Glassohicht eine pn-Abdeckschicht ist.
4. 4. Sohichtanordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die energiedämpfende Schicht (1) eine SiPOS-Sohioht ist.
5. 5. Sohichtanordnung nach Punkt 1, daduroh gekennzeichnet, daß die energiedämpfende Sohioht (1) von einer SiO₂-Schioht allseitig umschlossen ist.
6. 6. Schichtanordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallschicht eine Aluminiumschicht angeordnet ist.
7. 7. Schichtanordnung nach Punkt 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die energiedämpfende Schicht (1) eine Breite und Dicke von 2io/iim und die Metallsohioht eine Breite von >1o/um und eine Dicke von £1 /um aufweist.

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   8, Sohiohtanordnang naoh Punkt 1 bis 7, daduroh gekennzeichnet, daß getrennte Emitter- und Basiskontaktflachen zur verbesserten Stromverteilung ein- oder mehrfach auf der energiedämpfenden Sohioht (1) angeordnet sind.

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