DE1514072C3 - Ohmsche Kontaktierung für Halbleiterbauelemente - Google Patents

Description

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gesetzt leitfähiger Halbleiter-Schichten 12, 14, 16 Platingruppe kann z. B. in einem Kohlenstofftiegel oder aus einer Vielzahl solcher Gruppen bestehen angeordnet sein, und über diesen Tiegel kann das kann. Die Anzahl der verwendeten Gruppen hängt Halbleiterbauelement 10 angeordnet sein. Die Bevon der Funktion der fertigen Vorrichtung ab. Für zirke, die mit ohmschen Kontaktierungen belegt werdie Beschreibung der Erfindung genügt es, hier von 5 den sollen, sind dabei gegen den Tiegel gerichtet, einer einzigen Gruppe auszugehen. Diejenigen Bezirke, die nicht mit ohmschen Kontak-Um das Halbleiterbauelement 10 zu betreiben, sind tierungen belegt werden sollen, sind entsprechend geelektrische Verbindungen zu den einzelnen Halblei- schützt, z. B. durch die Halbleiteroxidschicht 26. Das ter-Schichten 12, 14, 16 erforderlich. Mit 18 ist eine Metall in dem Tiegel wird dann mit einem Elektroohmsche Kontaktierung in der Öffnung 19 bezeich- ₁₀ nenstrahl bombardiert, so daß es mit geringen Anleinet, die zum Anschluß der Halbleiter-Schicht 16 an j_{en des} Kohlenstoffs verdampft und dabei gemeinäußere Vorrichtungen dient, während mit 20 eine _{sam mit dem} Kohlenstoff in die beabsichtigte Konohmsche Kontaktierung in der Öffnung 21 ent- taktstruktur überführt wird.

sprechend für die Halbleiter-Schicht 14 bezeichnet _{Das Material für die} ohmschen Kontaktierungen

ist. Mit 22 und 24 sind an die ohmschen Kontakte- _{15 kann auch durch} Kathodenzerstäubung aufgesprüht

rungen 18 bzw. 20 angeschlossene leitende An- _{werden Zu diesem Zweck wird dne Kathode aus}

schlußfahnen bezeichnet. Diese Anschlußfahnen 22 _{dem betreffenden} Material der Platingruppe und aus

24 dienen zum Anschluß äußerer Spannungs- und Kohlenstoff bombardiert, so daß die Partikelchen

Stromquellen. Um die neben den Kontakten ge- _{auf die betreffenden Bezirke des} Halbleiterbau-

legenen Bezirke des Halbleiterbauelements 10 zu _{ao elementes 10 geraten}. _{Bei beiden} Verfahren emp-

schützen, ist eine Halbleiteroxidschicht 26, wie im _{fiehU es sich das} Halbleiterbauelement 10 auf 200

folgenden beschneben, aufgebaut, die die obere _{bis 3QQ0 Q vorzuheizen und während des n}

Oberflache des Halbleiterbauelements 10 bedeckt. _{Aufbaues der ohmschen} Kontaktierung auf dieser

Außerdem ist auf die Halbleiteroxidschicht 26 eine _{T atur zu halten}. _{Es hat sich} *■ _{t daß die}

Glasschicht 28 als Schutzschicht aufgebracht, die ₂₅ ^.^ _kathodische Zerstäubung sich mit Platin

auch die nicht angeschlossenen Bezirke der An- _{und Kohlenstoff sehr t durchführ}|_{n läßt}.

schlußfahnen 22, 24 bedeckt. Weiter unten wird _{Bd dner anderen} £_{us{ührungsform der} Erfindung

noch beschneben, wie diese Glasschicht 28 auf- _{wird eine Schicht VQn guUeitendem Metall über de}°

gebracht wird. .... , , _v , ohmschen Kontaktierungen aufgebaut. Es hat sich

• ^AUS an⁸' ¹IfT ^em!· ", λ u, n* u £ ³⁰ 8^ez«gt. ^daß hierdurch die elektrischen Kontakte vertierung 30 ersichtlich, an die die Anschlußfahne 32 {^*. _werden_ _{Dies h&t sdne Ursache} -_{n einer £r}_

angeschlossen ist D.e in Fig. 2 gestrichelt gezeich- _{höh der Leitfähigkeit der ohmschen} Kontaktieneten Teile der Anschlußfahnen 22 24 und 32 he- * _{es hat afeer} |_{uch andere Ursach die noch} gen in Fig. 2 unter der Glasschicht 28 und von _{nicht vollst}ändig erkannt wurden. Bei dem dardieser geschützt, während die ausgezogenen Teile _{35 gestellten} Ausführungsbeispiel kann man diese Verfrei liegen und für äußere Anschlüsse zugänglich _besserung erzielen, indem man das hochleitende ^sm"· Metall über der ohmschen Kontaktierung, z. B. 18,

Die ohmsche Kontaktierung 18 besteht mmde- _{und über die den} Kontakt umgebenden Bereiche der stens aus einem Metall der Platingruppe und aus Halbleiteroxidschicht 26 aufbringt. Aus diesem Kohlenstoff. Die Platingruppe umfaßt die Metalle ₄o hochleitenden Metall können dann die Anschluß-Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium, Indium fahnen 22, 24, 32 gebildet werden.
und Platin. Um sicherzustellen, daß die ohmschen _Die Halbleiteroxidschicht 26 kann z. B. auf dem Kontaktierungen den für das Aufbringen der Glas- Halbleiterbauelement 10 aufgebaut werden, indem schicht erforderlichen Temperaturen in der Größen- _das Halbleiterbauelement 10 bei erhöhter Temperaordnung von über 700° C standhalten, ist der Pro- 45 tür einer oxydierenden Atmosphäre ausgesetzt wird, zentgehalt an Metall aus der Platingruppe dabei _{wobei zur} Beschleunigung Wasserdampf zugefügt 91 bis 93% und der an Kohlenstoff ungefähr 7 bis werden kann.

9%, und zwar jeweils in Gewichtsprozent. Wenn die wie aus Fi g. 2 ersichtlich, dienen die Anschlußerforderlichen Temperaturen niedriger liegen und fahnen 22, 24, 32, abgesehen von dem eben ge-500° C nicht überschreiten, dann genügt auch ein 50 nannten Zweck, als elektrische Anschlüsse für die geringerer Anteil von Kohlenstoff, z. B. 3,5 °/o, wäh- ohmschen Kontaktierungen 18, 20 bzw. 30, die von rend der Anteil des Metalls aus der Platingruppe _den Kanten 34 bzw. 36 her zugänglich sind. Diese entsprechend höher sein kann. Bei dem im folgen- Anschlußfahnen bestehen vorzugsweise aus Molybdän den zu beschreibenden Ausführungsbeispiel wird von _mit Zusätzen von Chrom, Wolfram od. dgl. Wesentden zuerst genannten Prozentverhältnissen aus- 55 Hch ist, daß das Metall, aus dem die Anschlußfahgegangen, so daß die Vorrichtung einer Temperatur _nen bestehen, hohe Leitfähigkeit hat. Das Metall von über 700° C unterworfen werden kann, ohne daß hoher Leitfähigkeit kann mit üblichen Verfahren, dabei die ohmsche Kontaktierung instabil wird. _z. ß. durch Aufdampfen, angelagert werden. Bei Solche Instabilitäten können dadurch hervorgerufen einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Metallwerden, daß das Material der ohmschen Kontaktie- 60 schicht für die Anschlußfahnen ungefähr 10 000 A rung bei hohen Temperaturen in die Halbleiter- stark, während die ohmschen Kontaktierungen etwa Schichten des Halbleiterbauelementes 10 hineinwan- 500 bis 1000 A stark sind.

dert. Aber auch Instabilitäten mit anderen Ursachen Gemäß einer anderen Ausführungsform der Er-

werden mit der Erfindung vermieden. findung ist das Halbleiterbauelement 10 mit einer

Die Herstellung der ohmschen Kontaktierungen in 65 Schutzschicht aus Glas mit hohem Schmelzpunkt der nach der Erfindung vorgesehenen Zusammenset- überzogen, um sie gegen äußere Einflüsse zu schützung ist nicht kritisch; sie ist mit bekannten Mitteln zen. In Verbindung mit einer solchen Glasschicht durchführbar. Das in Frage stehende Metall der kann entweder eine blanke ohmsche Kontaktierung,

ζ. B. entsprechend der Kontaktierung 18 aus Fig. 1, oder eine ohmsche Kontaktierung, die mit einer Anschlußfahne 22 aus hochleitendem Metall, wie in Fig. 1, dargestellt, beschichtet ist, verwendet werden. Die Glasschicht 28 wird dann über dem ganzen Halbleiterbauelement 10 aufgebaut. Bei dem dabei verwendeten Glas mit hohem Schmelzpunkt handelt es sich um ein Glas mit einer Schmelztemperatur höher als 700° C, z. B. das unter der Handelsbezeichnung »Corning Experimental Code Nummer X 760-LZ« handelsübliche Glas, dessen Schmelzpunkt bei 760° C liegt. Die Glasschicht 28 kann aufgebaut werden, indem die zu beschichtenden Bezirke mit Glaspartikelchen belegt werden. Anschließend wird das ganze Halbleiterbauelement mit den Partikelchen auf die Schmelztemperatur des Glases gebracht. Man kann das ganze Halbleiterbauelement 10 mit dieser Glasschicht zunächst überziehen, auch wenn einige Bezirke frei bleiben sollen, und in diesen Bezirken anschließend die Glasschicht wegätzen. Wenn man die so geschmolzene Glasschicht abkühlt, entsteht eine verhältnismäßig dicke Glasschicht 28, deren thermischer Expansionskoeffizient mit dem des Halbleiterbauelements 10 im wesentlichen übereinstimmt. Durch diese Glasschicht 28 wird das Halbleiterbauelement 10 hervorragend gegenüber äußeren Einflüssen geschützt. Für die elektrischen Zuleitungen, die an die Anschlußfahnen 22, 24 und 32 angeschlossen werden, bleiben die in F i g. 2 ausgezogen bezeichneten Bezirke zugänglich. Das für die ohmschen Kontaktierungen vorgesehene Metall der Platingruppe kann Platin selbst sein. Dies empfiehlt sich besonders dann, wenn die ohmsche Kontaktierung einen niedrigen Widerstand haben soll. Die ohmsche Kontaktierung kann nach irgendeinem der oben angegebenen Verfahren aufgebaut sein, also z. B. durch Elektronenbombardement eines Metalls der Platingruppe in einem Kohlenstofftiegel durch Kathodenzerstäubung einer Kathode, die aus einem Metall der Platingruppe und Kohlenstoff besteht.

Durch die vorgesehene Zusammensetzung der ohmschen Kontaktierungen ist es möglich, hohe Temperaturen auf das Halbleiterbauelement 10 anzuwenden. Bei dem beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht das Material der ohmschen Kontaktierungen aus 91 bis 93 Gewichtsprozent an Metall der Platingruppe und 7 bis 9 Gewichtsprozent Kohlenstoff. Das entspricht einem atomaren Verhältnis von ungefähr 55 °/o Metall und ungefähr 45 °/o Kohlenstoff. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Metall der Platingruppe Platin selbst. Bei den ohmschen Kontaktierungen kommt es nicht darauf an, wie sie hergestellt sind. Wesentlich für die Erfindung ist nur, daß sie die angegebene Zusammensetzung haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 außerordentlich widerstandsfähig und leichter her- Patentansprüche: zustellen als eine solche aus Glas mit niedrigerem Schmelzpunkt, weil der Wärmeausdehnungskoeffi-

1. Ohmsche Kontaktierung für Halbleiterbau- zient hochschmelzender Gläser dem der in Frage elemente, die hohen Temperaturen unterworfen 5 stehenden Halbleitermaterialien näher liegt als der werden und deren Kontaktmetall aus einem Me- von niedrigschmelzenden Gläsern. Die Verwendung tall der Platingruppe besteht, dadurch ge- hochschmelzender Gläser verbietet sich in Verbinkennzeichnet, daß das Kontaktmetall zwi- dung mit den bekannten Kontaktierungen, weil diese sehen 3,5 und 9 Gewichtsprozent Kohlenstoff bei den erforderlichen hohen Temperaturen zerstört enthält und mit einer auch das Halbleiter- io werden.

bauelement überdeckenden, aufgeschmolzenen Es hat sich gezeigt, daß ohmsche Kontaktierungen

Schutzschicht (28) aus hochschmelzendem GlIs nach der Erfindung auch nicht durch die zum

bedeckt ist. Schmelzen hochschmelzender Gläser erforderlichen

2. Ohmsche Kontaktierung nach Anspruch 1, Temperaturen zerstört werden, insbesondere findet dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil 15 auch bei Anwendung solch hoher Temperaturen des Kontaktmetalls (18) an Metall 91 bis 93% z.B. oberhalb von 700° C keine Wanderung von und der an Kohlenstoff 7 bis 9% beträgt. Materialien aus der ohmschen Kontaktierung in die

3. Ohmsche Kontaktierung nach einem der Halbleiterschichten, auf die sie aufgebracht ist, statt. Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung das Kontaktmetall (18) mit einer Schicht (22) 20 ist der Gewichtsanteil des Kontaktmetalls an Metall aus hochleitendem Metall bedeckt ist. 91 bis 93 % und der an Kohlenstoff 7 bis 9 %.

4. Ohmsche Kontaktierung nach Anspruch 3, Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das hochleitende dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktmetall mit Metall ein Metall aus der Molybdängruppe ist. einer Schicht aus hochleitendem Metall bedeckt ist.

5. Ohmsche Kontaktierung nach Anspruch 4, 35 Durch eine solche Schicht können die elektridadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (22) aus sehen Eigenschaften des ohmschen Kontaktes wesenthochleitendem Metall als Anschlußfahne für die lieh verbessert werden. Diese Schicht besteht vorbetreffende ohmsche Kontaktierung (18) ausge- zugsweise aus einem Metall der Molybdängruppe, bildet ist. z. B. Molybdän, Chrom oder Wolfram. Diese Schicht

6. Ohmsche Kontaktierung nach Anspruch 1, 30 ist vorzugsweise aus hochleitendem Metall als Andadurch gekennzeichnet, daß das Glas, aus dem schlußfahne für die betreffende ohmsche Kontaktiedie Schutzschicht (28) besteht, einen Schmelz- rung ausgebildet. Sie ist dann natürlich gegenüber punkt oberhalb von 700° C hat. den entsprechenden Schichten anderer Kontakte

elektrisch isoliert, sofern diese Kontakte nicht mit-35 einander in leitender Verbindung stehen sollen. Die

Anschlußfahnen sind wie üblich so angeordnet und

ausgebildet, daß Teile davon, vorzugsweise die Enden, von außen elektrisch zugänglich sind.
Die Erfindung macht es möglich, sehr hohe Tem-

Die Erfindung betrifft eine ohmsche Kontaktierung 40 peraturen au^die Halbleitervorrichtung anzuwenden, für Halbleiterbauelemente, die hohen Temperaturen Dies macht tjch eine bevorzugte Weiterbildung der unterworfen werden und deren Kontaktmetall aus Erfindung zunutze, die dadurch gekennzeichnet ist, einem Metall der Platingruppe besteht. daß das Glas, aus dem die Schutzschicht besteht,

Bei Halbleiterbauelementen ist es bekannt, Platin- einen Schmelzpunkt oberhalb von 700° C hat.
zuleitungsdrähte in die Leiterelektroden einzulegie- 45 Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung ren (deutsche Auslegeschrift 1059112), ohmsche näher erläutert.
Kontakte aus auf Kohlenstoff aufgetragenem Silber In der Zeichnung zeigt

(USA.-Patentschrift 3 068 557) oder aus Chrom, F i g. 1 im Teilschnitt ein Halbleiterbauelement mit

Mangan, Eisen, Kobalt oder Nickel (deutsche Aus- einer ohmschen Kontaktierung nach der Erfindung, legeschrift 1106 875) oder aus Platin-Nickel-Legie- 50 und zwar geschnitten gemäß den Pfeilen 1-1 aus rung (kanadische Patentschrift 674 927) auszubilden. Fig. 2 und

Es ist außerdem bekannt, elektrische Kontakte für Fig. 2 die Draufsicht zu Fig. 1.

hohe thermische Belastungen aus kohlenstoffhaltigen In Fig. 1 sind die verschiedenen Ausführungs-

Platinlegierungen herzustellen (britische Patentschrift möglichkeiten der Erfindung an Hand eines Aus-449). 55 führungsbeispiels dargestellt. Fig. 1 zeigt im Quer-

Halbleiterbauelemente sind zum Teil sehr empfind- schnitt ein flächenförmiges Halbleiterbauelement lieh gegen äußere Einflüsse chemischer und physika- gemäß den Schnittpfeilen 1-1 aus Fig. 2. Das lischer Natur. Halbleiterbauelement 10 besteht .aus einer Viel-

Aufgabe der Erfindung ist es, Halbleiterbau- zahl von Halbleiter-Schichten 12, 14, 16 entgegenelemente der eingangs genannten Art vor diesen Ein- 60 gesetzter Leitfähigkeit. Die Halbleiter-Schicht 12 kann flüssen zu schützen. _z. B. aus N-leitendem Silizium bestehen. Die HaIb-

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ieiter-Schichtl4 weist eine entsprechende Menge Ver-Kontaktmetall zwischen 3,5 und 9 Gewichtsprozent unreinigung, z. B. durch Aluminium, auf, so daß sie Kohlenstoff enthält und mit einer auch das Halb- P-leitend ist, während die Halbleiter-Schicht 16 mit leiterbauelement überdeckenden, aufgeschmolzenen 65 einer N-leitenden Verunreinigung, z. B. Arsen, Schutzschicht aus hochschmelzendem Glas be- dotiert ist.
deckt ist. Es sei hier darauf hingewiesen, daß das HaIb-

Eine Schutzschicht aus hochschmelzendem Glas ist leiterbauelement aus einer solchen Gruppe entgegen-