DE1286220C2

DE1286220C2 - Verfahren zum herstellen von aluminium und nickel enthaltenden legierungskontakten

Info

Publication number: DE1286220C2
Application number: DE19661286220
Authority: DE
Inventors: George Frederick Sunnyvale Calif. Hardy (V.St.A.)
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH, 78OO Freiburg
Priority date: 1965-06-28
Filing date: 1966-06-16
Publication date: 1974-04-04
Also published as: DE1286220B; ES328500A1; GB1120693A; NL6608937A; BE690439A

Description

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Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere bei sogenannten Planar-Baueiementen, ist es n&iwendig, ohmsche Kontakte mit der zugehörigen, darunter befindlichen Zone herzustellen. Planar-Bauelemente haben häufig durch eine Oxydschicht geschützte pn-Übergänge. Der ohmsche Kontakt wird durch eine Aufeinanderfolge von Schritten hergestellt, die Maskieren und Ätzen vorgegebener Flächen des Oxydüberzuges einschließen, um öffnungen (Fenster) zu erzeugen, in denen gewünschte Teile des darunter befindlichen Halbleiterplättchens freigelegt sind. Anschließend wird Material durch eine Maske, die in Übereinstimmung mit dem Plättchen und den darin angebrachten Fenstern aufgelegt wird, aufgedampft, um die ohmsche Verbindung mit dem frei liegenden Teil des Halbleitermaterials herzustellen. Dazu kann Aluminium verwendet werden, wie aus der Zeitschrift »SEL-Nachrichten« (1963), H. 1, Bd. 11, S. 37, bekannt war. Während bei diesem Verfahren die FJächenbegrenzung der aufgedampften Kontakte durch die Größe der öffnungen in dein Oxydüberzug gegeben ist, kann nach der deutschen Auslegeschrift 1 189 657 die Flächenbegrenzung eines Legierungskontaktes auch durch Verwendung eines Trägerplättchens mit einer entsprechenden Fläche dadurch erreicht werden, daß das Trä'gerplättchen eine dünne Schicht aus einem Legierungsmaterial ohne Halbleitermaterial erhält und mit dem Legierungsmaterial auf die Halbleiteroberfläche zum Legieren aufgebracht wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Aluminium und Nickel enthaltenden Legierungskontakten, insbesondere von ohmschen Kontakten, an freigelegten Oberflächenteilen eines Silizium-Halbleiterkörpers, der mit einer Oxydschicht geschützt ist. Aus der österreichischen Patentschrift 235 969 ist bereits ein Verfahren zum Herstellen von Aluminium und Nickel enthaltenden Legierungskontakten an freigelegten Oberflächenteilen eines Halbleiterkörpers bekannt. Die Aluminium und Nickel enthaltenden Legierungskontakte werden dabei durch Zusatz des Nickels zum Aluminium vor dem Legieren oder durch Verwendung von mit Nickel plattierten Kontaktelektroden während des Legierens an einem Halbleiterkörper hergestellt.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 127 482 ist ferner ein Verfahren zum Herstellen von Aluminium und Nickel enthaltenden Legierungskontakten an Oberflächenteilen eines Halbleiterkörpers bekannt, wobei zum Dotieren der Emitterelektrode ein mit Aluminium überzogener Stahlstreifen verwendet wird, dessen Aluminium von Oxyd befreit, mit Nickel plattiert und dann an die bereits einlegierte Emitterelektrode aus einer Indium-Legierung angeschmolzen wird.

Die oben aufgeführten Verfahren nach dem bekannten Stand der Technik sind relativ aufwendig und praktisch kaum durchführbar, wenn eine Mehrzahl von Planar-Halbleiterelementen gleichzeitig in einer Halbleiterplatte hergestellt wird. Man könnte an sich in Verbindung mit dem bekannten Planarverfahren nach der obengenannten Literaturstelle aus der Zeitschrift »SEL-Nachrichten« eine Aufdampfmaske verwenden, um auf die einzelnen Aluminium-Kontaktflächen Nickel aufzudampfen. Nach der Erfindung wird ein verbessertes Verfahren zum Herstellen solcher ohmscher Kontakte an vorbestimmten Zonen eines Halbleiterkörpers angegeben, bei dem

55 zum Herstellen derartiger Aluminium und Nickel enthaltenden Legierungskontakten die Justierung einer Maske nicht notwendig ist.

Erfindungsgemäß wird dies unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Verfahren bei einem Verfahren zum Herstellen von Aluminium und Nickel enthaltenden Legierungskontakten an freigelegten Oberflächenteilen eines Silizium-Halbleiterkörpers, der mit einer Oxydschicht geschützt ist, dadurch erreicht, daß auf die gesamte Oxydschicht mit den freigek-eten Oberflächenteilen eine Aluminiumschicht abgeschieden und darüber eine Nickelschicht aufgebracht wird, daß durch Erhitzen der Anordnung an den freigelegten Oberflächenteilen eine Aluminium-Silizhim-Nickel-Legierung und auf der Oxydschicht eine Aluminium-Nickel-Legierung gebildet wird, und daß danach die gesamte Oberfläche der Legierungsschichten der Einwirkung eines die Aluminium-NicKel-Legierung selektiv angreifenden Ätzmittels ausgesetzt wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieh näher erläutert.

Fig. 1 bis 6 zeigen die einzelnen Verfahrensschritte zum Herstellen eines ohmschen Legierungskontaktes auf der Oberfläche eines Planar-Halbieiterbauelementes;

F i g. 7 ist ein Grundriß des in F i g. 1 bis 6 dargestellten Halbleiterbauelementes;

F i g. 8 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Teile 8-8 aus Fig. 4;

Fig. 9 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Teiie 9-9 aus F i g. 5, und

Fig. 10 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Teile 10-10 aus Fig. 6

In Fig. 1 ^:st ein Halbleiterplättchen 11 irgendeines Leitfähigkeitstyps, z. B. ein p-leitendes Halbleiterplättchen. dargestellt, das eine Zone 12 des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, z. B. eine n-leitende eingesetzte Zone, aufweist, in der wiederum eine weitere Zone 13 des ersten Leitfähigkeitstyps eingesetzt ist. Das dargestellte Bauelement stellt einen Planar-Transistor dar, bei welchem die Enden der pn-Übergänge an die obere Oberfläche 14 gelangen. Bekanntlich können eine große Anzahl derartiger ineinander eingesetzter Zonen in einem großen Halbleiterplättchen gebildet werden und nach dem Anbringen ohmscher Kontakte an den verschiedenen Zonen in eine Mehrzahl einzelner Bauelemente unterteilt werden.

Der in F i g. 1 dargestellte Teil eines Halbleiterplättchens weist eine Oxydschicht 16 auf, welche die an die Oberfläche gelangenden Teile der pn-Übergänge entsprechend den bekannten Erkenntnissen der Planartechnik schützt. Die eingesetzten Zonen 12 und 13 ftellen die Basis- und Emitterzone dar, die in ein Halbleiterplättchen, das die Kollektorzone enthält, eingesetzt sind.

Die ohmschen Kontakte an die Emitter- und Basiszone werden in aufeinanderfolgenden Schritten, wie sie in F i g. 2 bis 6 dargestellt sind, hergestellt. Im ersten Schritt wird die Oberfläche der Oxydschicht 16 in geeigneter Weise mittels einer säurebeständigen Maske maskiert, um an bestimmten Stellen die darunterliegenden Teile des Halbleiterkörpers freizulegen. Anschließend wird das Halbleiterplättchen in eine Ätzlösung eingetaucht, welche die frei liegenden Oxydteile herauslöst und öffnungen bzw. Fenster

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in der Oxydschicht bildet, unter denen die darunterliegenden Teile der Emitter- und Basiszone, wie in F i g- 2 dargestellt, frei liegen.

In F i g. 3 ist als nächster Schritt das Aufdampfen einer Aluminiumschicht oder eines Aluminiumfilmes liber die gesamte Oberfläche des Halbleiterkörper dargestellt. Die Aluminiumschicht wird durch die Oxydschicht getragen und erstreckt sich auch in die öffnungen, wobei sie die frei liegendem Teile des Halbleitermaterials, die Basiszone und die Emitter-ϊοππ, kontaktiert.

Das Aufbringen der Aluminiumschicht kann durch irgendeine bekannte Technik erreicht werden, z. B. durch Aufdampfen im Vakuum. Die Schicht sol! etwa 200 A dick sein. Unter Aufrechterhaltung des Vakuums wird dann Nickel auf der freien Oberfläche des Aluminiums aufgebracht, wie durch 22 in F i g. 4 angedeutet ist. Das Nickel kann bis zu einer Dicke von 1 bis 2 μ aufgebracht werden

Im nächsten Schritt wird die Anordnung auf etwa 600° C erhitzt, wobei das Aluminium und das Nicke! mit dem darunter befindlichen Silizium an den öffnungen eine Aluminium-Silizium-Nickel-Legieiür.g bilden. Oberhalb der Oxydschicht bilden die Nickelschicht und die Aluminiumschicht eine Nickel-Alu- »5 minium-Legierung.

Die Aluminium-Silizium-Nickel-Legierung, die sich an den frei liegenden Teilen des Halbleiterkörpers gebildet hat, hat die Eigenschaft, daß sie sich nicht in einem Nickel angreifenden Ätzmittel, z. B. in Ferrichlorid (FeCL), löst, während die Nickel-Aluminium-Legierung leicht geätzt wird.

Das Plättchen kann in ein entsprechendes Atzbad gelegt werden, in dem die gesamte Nickel-Aluminium-Legierung weggeätzt w^;rd, bis an den OfT-nungen der Aluminium-Silizium-Nickel-Legierüngs-Kontakf. 23 übrigbleibt. Anschließend kann eine Nickelschicht in einem Plattierungsbad, z. B. elektrolytisch, auf die Aluminium-Nickel-Silizium-Legierung aufgebracht werden. Schließlich können dann an den nickelplattierten Schichten Zuleitungen angebracht werden.

Wie der Beschreibung leicht zu entnehmen ist, gib!

die Erfindung eh« sehr einfaches, billiges, fur die Massenherstellung geeignetes Verfahren zum Herstellen ohmscher Anschlüsse an vorgegebenen Teilen der Oberfläche eines Silizium-Halbleiterplattc.iens an.

Claims

Patentansprüche:

1 Verfahren zum Herstellen von Aluminium und' Nickel enthaltenden Legierungskoniakten, insbesondere von ohmschen Kontakten, an freigelegten Oberflächenteilen eines Sihzium-Halbleiterkörpers, der mit einer Oxydschicht geschütz! ist, dadurch gekennzeichnet daß au! die aesamte Oxydschicht mit den freigelegten Oberflächenteilen eine Aluminiumschicht abgeschieden und darüber eine Nickelschicht aufgebracht wird, daß durch Erhitzen der Anordnung an den freigelegten Oberflächenteilen eine AIuminium-Silizium-Nickel-Legierung und auf der Oxydschicht eine Aluminium-Nickel-Legierung oebildet wird, und daß danach die gesamte Oberfläche der Legierungsschichten der Einwirkung eines die Aluminium-Nickel-Legierung selektiv angreifenden Ätzmittels ausgesetzt wird.
2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Ätzmittel Ferrichlorid (FeCl,) verwendet wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminium-Silizium-Nickel-Legierung mit einem Metall plattiert und mit Zuleitungen versehen wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminium-Silizium-Nickel-Legierung in einem Nickelbad elektrolytisch mit einem Nickelüberzug versehen wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Emitter- und Basiszone eines Silizium-Planar-Transistors mit einem Kontakt aus der Aiuminium-Silizium-Nickel-Legiening versehen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen