DE1273070B - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer HalbleiteranordnungInfo
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Description
- Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung aus einem einkristallinen Halbleiterkörper, insbesondere einer Gleichrichteranordnung aus Silizium, mit einer durch Reduktion eines Nickelsalzes mit Natriumhypophosphit auf die Halbleiteroberfläche aufgebrachten, durch Tempern mindestens teilweise in die Halbleiteroberfläche einlegierten ersten Nickelschicht und mit einer auf die getemperte erste Nickelschicht aufgebrachten, als Kontaktelektrode dienenden zweiten Nickelschicht, wobei die Halbleiteroberfläche vor dem Aufbringen der ersten Nickelschicht in einer wäßrigen Flußsäurelösung mit einem Zusatz von Ionen eines katalytisch aktiven Metalls für die Abscheidung des Nickels aktiviert wird.
- Bei Verfahren dieser Art bereitet die Aktivierung der Halbleiteroberfläche insofern Schwierigkeiten, als auf der n-dotierten Seite der Halbleiterscheibe pro Zeiteinheit im allgemeinen wesentlich mehr Aktivatormetall abgeschieden wird als auf der p-dotierten Seite. Außerdem zeigte es sich, daß bei längerer Aktivierung auf der n-dotierten Seite unter dem abgeschiedenen Metallfilm eine Oxydschicht aufwächst, die die nachfolgende Kontaktierung stark beeinträchtigt.
- Diese Nachteile lassen sich vermeiden, wenn gemäß der Erfindung der pH-Wert der Aktivierungslösung durch Pufferung mit Ammoniumfluorid oder Urotropin auf einen zwischen 4 und 5 liegenden Wert eingestellt wird. Eine besonders gute Benetzung der Siliziumscheibe ergibt sich dabei, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der gepufferten Aktivierungslösung Methanol zugesetzt wird. Zweckmäßig enthält die als Aktivierungslösung dienende Flußsäurelösung als Ionen eines katalytisch aktiven Metalls Gold- oder Palladiumionen.
- In der österreichischen Patentschrift 219 662 ist zwar bereits ein Verfahren zum stromlosen Vernikkeln eines Halbleiterkörpers beschrieben, bei dem die Nickelabscheidung ebenfalls durch Reduktion eines Nickelsalzes mit Natriumhypophosphit erfolgt. Dort wird aber der Halbleiterkörper zusammen mit einer aus Aluminium bestehenden Anschlußelektrode, welche bereits am Halbleiterkörper festgelötet ist, vernickelt. Außerdem werden die zu vernickelnden Oberflächen vor dem Vernickeln nicht aktiviert, was zur Folge hat, daß der Zeitpunkt des Einsetzens der Nickelabscheidung vom Vorhandensein zufälliger Verunreinigungen auf den zu vernickelnden Oberflächen abhängt und deshalb von Halbleiterbauelement zu Halbleiterbauelement sehr verschieden ist. Dies ist für eine serienmäßige Fertigung von großem Nachteil, weil dann eine größere Zahl gleichzeitig in das Vernickelungsbad eingebrachter Halbleiterbauelemente nicht gleichzeitig fertiggestellt, d. h. nicht gleichzeitig mit einer Nickelschicht bestimmter Dicke überzogen ist.
- Aus der USA.-Patentschrift 2 995 473 ist es ferner bekannt, auf einem Halbleiterkörper eine Kontaktschicht abzuscheiden, die aus einem Gemisch aus Gold und Nickel besteht. Diese Kontaktschicht ist aber wegen des Goldanteils teuer. Sie wird außerdem nicht in die Halbleiteroberfläche einlegiert, so daß eine ausreichende Haftung auf dem Halbleiterkörper nicht zustande kommt.
- Aus der USA.-Patentschrift 2 781481 ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Legierungshalbleiteranordnung aus n-Germanium bekanntgeworden, bei dem auf die Halbleiteroberfläche eine Nickelschicht aufplattiert wird. Diese Nickelschicht dient aber nicht zur Kontaktierung, sondern als Zwischenschicht beim Einlegieren einer Indiumpille zum Zweck der Bestimmung der Tiefe des pn-übergangs.
- Aus der österreichischen Patentschrift 231007 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung bekanntgeworden, bei dem auf einer diffundierten Siliziumscheibe durch Reduktion eines Nickelsalzes mit Natriumhypophosphit eine Nickelschicht abgeschieden wird. Im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand wird aber hier - ebenso wie bei dem Verfahren nach der österreichischen Patentschrift 219 662 - die Siliziumscheibe nicht zuvor für die Abscheidung des Nickels aktiviert. Dies bringt den bereits erwähnten Nachteil mit sich, daß die Abscheidung des Nickels nicht zu einem definierten Zeitpunkt einsetzt, wodurch eine rationelle serienmäßige Fertigung in Frage gestellt ist. Ferner werden bei diesem Verfahren zur Kontaktierung außer der auf der Halbleiterscheibe abgeschiedenen Nickel- Schicht zwei weitere Schichten benötigt, die überdies aus den teuren Edelmetallen Gold und Silber bestehen, wogegen das erfindungsgemäße Kontaktierungsverfahren mit einer einzigen weiteren Schicht aus dem wesentlich billigeren Werkstoff Nickel auskommt. Einen weiteren zusätzlichen Aufwand bringt bei dem Verfahren nach der österreichischen Patentschrift 231007 die Druckkontaktierung mit sich.
- An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.
- Eine mit Bor und Phosphor dotierte Siliziumscheibe 1 von 200 R,m Dicke bildet den Halbleiterkörper eines Halbleitergleichrichters. Sie wird zunächst in mit Kaliumbichromat (K.Cr207) gesättigter Flußsäure (H2F2) und dann in einer wäßrigen Lösung von Kalilauge (KOH) und Natronlauge (NaOH) geätzt.
- Dann wird die Siliziumscheibe 1 in eine Aktivierungslösung getaucht, welche aus einer wäßrigen Lösung von Flußsäure (H2F2) und Ammoniumfluorid (NH4F) mit einem Zusatz einer Goldionen enthaltenden Lösung besteht. An Stelle von Ammoniumfluorid (NH4F) kann auch Urotropin [N4 (CH"),], an Stelle Gold (Au) Palladium (Pd) verwendet werden. Bei dieser Behandlung bildet sich auf der Siliziumscheibe 1 eine in der Zeichnung nicht dargestellte, dünne Aktivatormetallschicht, die die Oberfläche der Siliziumscheibe 1 für die Abscheidung des Nickels aktiviert. Um bei der Aktivierung eine gute Benetzung der Siliziumscheibe. mit dem Aktivatormetall zu erzielen, kann der Aktivierung slösung Methanol (CH30H) zugesetzt werden.
- Dann wird auf die aktivierte Siliziumscheibe 1 durch chemische Plattierung eine erste Nickelschicht 2 aufgebracht. Die Abscheidung des Nickels erfolgt nach der Methode von K a n i g e n durch Reduktion von Nickelchlorid (NiC12) mit Natriumhypophosphit (NaH2PO2). Statt des Nickelchlorids (NiCl2) kann auch Nickelsulfat (NiS04) verwendet werden.
- Durch die vorausgegangene Aktivierung wird erreicht, daß die Vernickelungsreaktion spontan einsetzt. Dadurch wird sichergestellt, daß alle gleichzeitig in das Vernickelungsbad eingetauchten Siliziumscheiben 1 auch gleichzeitig fertiggestellt, d. h. mit einer ersten Nickelschicht 2 bestimmter Dicke überzogen sind.
- Dann wird die mit der ersten Nickelschicht 2 versehene Siliziumscheibe 1 gründlich gewaschen und getrocknet und anschließend in einer inerten Gasatmosphäre bei einer Temperatur oberhalb 500° C getempert. Dadurch wird die erste Nickelschicht 2 teilweise in die Siliziumscheibe 1 einlegiert, wodurch eine gute Haftung dieser Schicht auf der Siliziumscheibe 1 bewirkt wird.
- Da die getemperte erste Nickelschicht 2 nicht lösbar ist, wird auf diese anschließend durch chemische Plattierung eine zweite, als Kontaktelektrode dienende Nickelschicht 3 aufgebracht. Die Abscheidung der Kontaktelektrode 3 erfolgt ebenfalls durch Reduktion von Nickelchlorid (NiC12) mit Natriumhypophosphit (NaH2P02). Um auch hier ein spontanes Einsetzen der Vernickelungsreaktion zu erzielen, wird die getemperte erste Nickelschicht 2 vor dem Aufbringen der Kontaktelektrode 3 in einer Aktivierungslösung behandelt, die aus einer mit Nickelchlorid (NiC12) gesättigten wäßrigen Flußsäurelösung (H2F.- Lösung) besteht.
- Bei der Aktivierung der geätzten Siliziumscheibe 1 vor dem Aufbringen der ersten Nickelschicht 2 kann es vorkommen, daß auf der n-dotierten Seite pro Zeiteinheit wesentlich mehr Aktivatormetall abgeschieden wird als auf der p-dotierten Seite. Außerdem kann es bei längerer Aktivierung vorkommen, daß auf der n-dotierten Seite unter dem abgeschiedenen Metallfilm eine Oxydschicht aufwächst, die die nachfolgende Kontaktierung stark beeinträchtigt. Auf einer derart aktivierten Oberfläche kann zwar auf chemischem Weg eine Nickelschicht 2 abgeschieden werden. Diese platzt aber beim nachfolgenden Tempern ab, da keine Verankerung mit der Siliziumscheibe 1 stattfinden kann.
- Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile vermieden werden, wenn erfindungsgemäß die Aktivierungslösung einen pH-Wert zwischen 4 und 5 hat. Diese pH-Werte können mit dem der Aktivierungslösung zugesetzten Ammoniumfluorid (NH4F) bzw. Urotropin [N4(CH2),] leicht eingestellt werden.
Claims (3)
- Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung aus einem einkristallinen Halbleiterkörper, insbesondere einer Gleichrichteranordnung aus Silizium, mit einer durch Reduktion eines Nickelsalzes mit Natriumhypophosphit auf die Halbleiteroberfläche aufgebrachten, durch Tempern mindestens teilweise in die Halbleiteroberfläche einlegierten ersten Nickelschicht und mit einer auf die getemperte erste Nickelschicht aufgebrachten, als Kontaktelektrode dienenden zweiten Nickelschicht, wobei die Halbleiteroberfläche vor dem Aufbringen der ersten Nickelschicht in einer wäßrigen Flußsäurelösung mit einem Zusatz von Ionen eines katalytisch aktiven Metalls für die Abscheidung des Nickels aktiviert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert dieser Aktivierungslösung durch Pufferung mit Ammoniumfluorid oder Urotropin auf einen zwischen 4 und 5 liegenden Wert eingestellt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gepufferten Aktivierungslösung Methanol zugesetzt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußsäurelösung als Ionen eines katalytisch aktiven Metalls Gold- oder Palladiumionen enthält. In Betracht gezogene Druckschriften: Österreichische Patentschriften Nr. 219 662, 231007; USA: Patentschriften Nr. 2 781481, 2 995 473.
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