DE1213921B

DE1213921B - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE1213921B
Application number: DEB78249A
Authority: DE
Inventors: Hermann Widmann; Horst Joachim Hartmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1964-08-25
Filing date: 1964-08-25
Publication date: 1966-04-07
Also published as: US3393091A; CH423999A; NL6511026A; GB1106480A; BE668682A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIl

Deutsche Kl.: 21g-11/02

Nummer: 1213 921

Aktenzeichen: B 78249 VIII c/21 g

Anmeldetag: 25. August 1964

Auslegetag: 7. April 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung aus einem einkristallinen Halbleiterkörper, insbesondere einer Gleichrichteranordnung aus Silizium, mit einer aus einem Metall-Halbleiter-Eutektikum bestehenden Oberflächenschicht und mindestens einer auf dieser durch Reduktion eines Nickelsalzes mit Natriumhypophosphit aufplattierten Nickelkontaktelektrode.

Bei der Mehrzahl der Halbleiteranordnungen hängt die Leistungsfähigkeit im Betrieb unmittelbar von den Eigenschaften der Elektrodenanschlüsse ab. Derartige Anschlüsse sollen einen niedrigen Übergangswiderstand und eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen und gut lötbar sein. Elektrodenanschlüsse von Starkstromgleichrichtern müssen außerdem einer hohen elektrischen Belastung standhalten können.

Es ist bekannt, derartige Elektrodenanschlüsse durch mechanische oder elektrochemische Plattierung eines Metalls auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers zu erzeugen.

Durch die österreichische Patentschrift 219 662 ist eine Halbleiteranordnung mit einer Nickelkontaktelektrode bekanntgeworden, die durch Reduktion eines Nickelsalzes mit Natriumhypophosphit gebildet wird.

Mit demselben Reduktionsmittel wird nach der USA.-Patentschrift 2 995 473 aus einer Gold- und Nickelionen enthaltenden Lösung auf einem Halbleiterkörper eine Kontaktelektrode abgeschieden, die aus einem Gemisch von Gold und Nickel besteht.

Weiterhin ist es bekannt, die Oberfläche des Halbleiterkörpers vor der Plattierung mit einer dünnen Metallschicht zu überziehen, die nach Erwärmung ein Eutektikum mit dem Halbleiterwerkstoff bildet. Auf diese Weise kann die Haftung der plattierten Kontaktelektrode am Halbleiterkörper verbessert werden.

Bei Halbleitergleichrichtern, die für einen starken Stromdurchgang ausgelegt sind, müssen jedoch noch höhere Forderungen an die Haftfestigkeit der Elektrodenanschlüsse gestellt werden.

Es war die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung der eingangs beschriebenen Art zu entv/ickeln, die den genannten Forderungen genügt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Oberfläche der eutektischen Schicht vor dem Aufbringen der Nickelelektrode in einer Nickel- und Fluorionen enthaltenden Lösung aktiviert wird. Als besonders geeignetes Aktivierungsbad hat sich dabei eine wäßrige Lösung von Nickelchlorid und Ammoniumfluorid erwiesen.

Verfahren zur Herstellung einer
Halbleiteranordnung

Anmelder:

Robert Bosch G. m. b. H.,

Stuttgart 1, Breitscheidstr. 4

Als Erfinder benannt:

Horst Joachim Hartmann,

Korb (Kr. Waiblingen);

Hermann Widmann, Stuttgart-Feuerbach

Vorteilhaft läßt sich eine besonders gleichmäßige und dünne und damit in der Herstellung billige eutektische Schicht erzeugen, wenn das Metall-Halbleiter-Eutektikum durch Bedampfung des Halbleiterkörpers mit dem Metall im Hochvakuum und anschließende Temperung unter Schutzgas bei einer oberhalb der eutektischen Temperatur liegenden Temperatur gebildet wird. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn der Halbleiterkörper vor der Bedampfung zunächst in mit Kaliumbichromat gesättigter Flußsäure und dann in einem Gemisch aus Kalilauge und Natronlauge geätzt wird. Dem Gemisch aus Kalilauge und Natronlauge kann wahlweise Natriumeitrat und Natriumtartrat oder Äthylendiamintetraessigsäure zugesetzt werden.

Durch die Aktivierung wird einmal die Haftfestigkeit der Nickelschicht verbessert. Zum anderen wird erreicht, daß bei der Abscheidung des Nickels die Reaktion spontan einsetzt. Dies hat zur Folge, daß alle gleichzeitig in das Vernickelungsbad eingetauchten Halbleiterkörper auch gleichzeitig fertiggestellt, d. h. mit einer Nickelschicht bestimmter Dicke überzogen sind.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.

Eine Siliziumscheibe 1 von 200 μΐη Dicke mit eindiffundierter Schicht bildet den Halbleiterkörper eines Halbleitergleichrichters. Sie wird zunächst in mit Kaliumbichromat gesättigter Flußsäure und dann in einem Gemisch aus Kalilauge und Natronlauge geätzt. Hierauf wird die Scheibe gründlich gewaschen und getrocknet und anschließend auf ihren beiden Stirnflächen im Hochvakuum mit Silber bedampft. Die Dicke der Silberschichten beträgt etwa 0,5 μΐη. Danach wird die bedampfte Scheibe in einer Wasser-

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stoflatmosphäre bei einer Temperatur von 900° C 15 Minuten lang getempert. Während der Temperung werden die Silberschichten mit einer dünnen Oberflächenschicht der Siliziumscheibe 1 verschmolzen. Beim Abkühlen erstarrt die Schmelzzone zu einem Silber-Silizium-Eutektikum 2.

Auf die eutektische Schicht 2 wird durch chemische Plattierung eine Nickelschicht 3 aufgezogen. Die Abscheidung des Nickels erfolgt nach der Methode von Kanigan durch Reduktion von Nickelchlorid mit Natriumhypophosphit. Statt des Nickelchlorids kann auch Nickelsulfat verwendet werden. Um eine gute Haftung der Nickelschicht 3 auf der Silber-Silizium-Schicht 2 zu erreichen, wird der mit der Schicht 2 versehene Siliziumkörper 1 vor der Plattierung in einer wäßrigen Lösung von Nickelchlorid und Ammoniumfluorid gebadet. Dadurch wird die Oberfläche der Schicht 2 für die Abscheidung des Nickels aktiviert. Die chemische Plattierung wird beendet, wenn die Nickelschicht 3 eine Dicke von 2 μΐη erreicht hat. Def so gebildete Nickelüberzug stellt eine lötfeste Kontaktelektrode dar. Das Eutektikum Silber—Silizium ist hochschmelzend, so daß weder beim Löten noch im späteren Betrieb ein Aufschmelzen der eutektischen Schicht 2 und damit ein Ablösen der Nickelelektrode 3 zu befürchten ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung aus einem einkristallinen Halbleiterkörper, insbesondere einer Gleichrichteranordnung aus Silizium, mit einer aus einem Metall-Halbleiter-Eutektikum bestehenden Oberflächenschicht und mindestens einer auf dieser durch Reduktion eines Nickelsalzes mit Natriumhypophosphit aufplattierten Nickelkontaktelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der eutektischen Schicht vor dem Aufbringen der Nickelelektrode in einer Nickel- und Fluorionen enthaltenden Lösung aktiviert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aktivierungsbad eine wäßrige Lösung von Nickelchlorid und Ammoniumfluorid verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall-Halbleiter-Eutektikum durch Bedampfen des Halbleiterkörpers mit dem Metall im Hochvakuum und anschließendes Tempern unter Schutzgas bei einer oberhalb der eutektischen Temperatur liegenden Temperatur gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall zur Bildung des Metall-Halbleiter-Eutektikums Silber oder Gold verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper vor dem Bedampfen zunächst in mit Kaliumbichromat gesättigter Flußsäure und dann in einem Gemisch aus Kalilauge und Natronlauge geätzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch aus Kalilauge und Natronlauge wahlweise Natriumeitrat und Natriumtartrat oder Äthylendiamintetraessigsäure zugesetzt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschrift Nr. 219 662;
USA.-Patentschrift Nr. 2 995 473.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen