DE1514668A1 - Method for producing metal contacts on semiconductor components - Google Patents
Method for producing metal contacts on semiconductor componentsInfo
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Description
Siemens & llalske Münchens, 19JAN.1966Siemens & llalske Munich, 19JAN.1966
Aktiengesellschaft Wittelsbacherplatz 2Aktiengesellschaft Wittelsbacherplatz 2
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Verfahren zum Herstellen von Metallkontakten auf Halbleiterbauelementen.Process for making metal contacts on semiconductor components.
Für die rationelle Fertigung von Halbleiterbauelementen, insbesondere von Halbleiterbauelementen, deren Herstellung auf der Planartechnik beruht, ist das Anbringen der Kontakte an den Elektroden von großer Bedeutung. Außer dem sehr'kostspieligen Kugelkompressionsverfahren ist es bekannt, Metallkontakte durch entsprechende Masken aufzudampfen. DieseFor the efficient manufacture of semiconductor components, in particular of semiconductor components, their manufacture based on planar technology, the attachment of the contacts to the electrodes is of great importance. In addition to the very expensive ball compression method, it is known to use metal contacts to evaporate through appropriate masks. These
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Metallkontakte bestehen in der Hauptsache aus Aluminium und Gold. Die aufgedampften Metalle bei den bisher üblichen Verfahren müssen, damit gute und festhaftende Kontakte entstehen, eingetempert werden. Durch diesen Temperprozeß werden sehr häufig die Sperreigenschaften der gefertigten Bauelemente verschlechtert. Bei Planardioden und -transistoren werden dabei Diffusionsschichten mit <? 1 /U Dicke sehr leicht durchlegiert, wodurch der normale Fertigungsausfall durch das Anbringen der Kontakte noch wesentlich erhöht wird. Außerdem kann gelegentlich die Bildung von Metalltröpfchen stören, weil der Kontakt keine durchgehende Metallschicht bildet.Metal contacts mainly consist of aluminum and gold. The vapor-deposited metals in the previously usual processes must be heat-treated so that good and firmly adhering contacts are created. Through this annealing process become very often the blocking properties of the finished components worsened. In the case of planar diodes and transistors, diffusion layers with <? 1 / U thickness very lightly alloyed, whereby the normal production loss due to the attachment the number of contacts is still significantly increased. In addition, the formation of metal droplets can occasionally interfere, because the contact does not form a continuous metal layer.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Kontakten, insbesondere für Halbleiterbauelemente, die vorzugsweise nach der Planartechnik gefertigt sind und bei denen die aufgebrachte Metallschicht nicht eingetempert wird.The invention relates to a method of manufacture of contacts, in particular for semiconductor components, which are preferably manufactured according to planar technology and at which the applied metal layer is not tempered.
Es ist bekannt, daß aufgedampftes Chrom auf Glasoberflachen eine gute Haftfestigkeit ergibt. Die Erfindung dient zur Lösung der Aufgabe, diese Chromschichten durch weitere Aufdampfschichten zu verstärken und gut lötbar zu machen.It is known that vapor-deposited chrome on glass surfaces gives good adhesive strength. The invention serves to The solution to the problem of these chromium layers by means of further vapor deposition layers to reinforce and to make it easy to solder.
Das auf der Erfindung beruhende Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß auf der zu kontalctierenden Oberfläche eine Reinigung mittels Ätzlösungen durchgeführt wird, daß das zu koritaktiorende Material auCgeheizt und im Anschluß daranThe method based on the invention is characterized in that that cleaning by means of etching solutions is carried out on the surface to be contacted, that the to Koritaktiorende material heated up and then
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auf der zu kontaktierenden Oberfläche eine Chromschicht aufgebracht wird, die unmittelbar anschließend durch eine zweite Metallschicht, insbesondere aus Silber bestehend, verstärkt wird. Der Vorteil der Chromschicht liegt in der guten Haftfestigkeit auch auf Oxiden und Passivierungssqhichten und in der Sperrfreiheit auf niederohmigem Halbleitermaterial. Entscheidend für das Haften der zweiten Metallschicht, beispielsweise Silber, auf Chrom i*st der -definiert kontinuierliche Übergang beider Metalle. Aus diesem Grund werden kurze Zeit beide Metalle, beispielsweise durch Aufdampfen, gleichzeitig abgeschieden.a chrome layer is applied to the surface to be contacted, which is immediately followed by a second Metal layer, in particular consisting of silver, reinforced will. The advantage of the chrome layer is its good adhesive strength also on oxides and passivation layers and in the absence of blocking on low-resistance semiconductor material. Decisive for the adhesion of the second metal layer, for example silver, to chromium is the -defined continuous Transition of both metals. For this reason, both metals become simultaneously for a short time, for example by vapor deposition deposited.
Statt Silber können auch andere Metalle wie beispielsweise Gold, Kupfer, Zinn, Nickel, Blei, Indium, Aluminium, Zink oder Cadmium verwendet oder miteinander kombiniert werden. Auf diese Weise* können Druck- und Lötkontakte, insbesondere für Kanunlötungen, hergestellt werden. Die Chromsilberkontakte halten beispielsweise auf Silicium Temperaturen bis über 800 C ohne Schadenaus und überstehen so auch das Aufschmel^ zeiv von passiviorenden Glasschichten und das Einschmelzenin Hartglas. Als ganz besonders vorteilhaft zur Herstellung der .zweiten Metallschicht hat sich die Kombination Silber-Blei b e wlil Vr* t-.- ' ' ·■■-■■■ Instead of silver, other metals such as gold, copper, tin, nickel, lead, indium, aluminum, zinc or cadmium can also be used or combined with one another. In this way * pressure and soldering contacts, especially for Kanunlötungen, can be made. On silicon, for example, the chrome silver contacts withstand temperatures of over 800 ° C. without damage and thus also survive the melting of passive glass layers and melting in hard glass. Be especially advantageous for the production of .zweiten metal layer has the combination of silver-lead be wlil Vr * t -.- '' · ■■ - ■■■
L'ei einer auf dem Erfindungsgedanken" beruhenden Au-sführungsforn: viird die ■ Chroinschicht durch Aufdampfen bei einem Druck < 10For an execution form based on the idea of the invention: The chroin layer is made by vapor deposition at a pressure < 10
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Torr aufgebracht. Als Verdampfer für Chrom hat sich ein Wolframband, das mit einer insbesondere galvanisch aufgebrachten Chromschicht versehen ist, als sehr #ut geeignet erwiesen.Torr applied. As a vaporizer for chrome, a Tungsten tape, which is provided with a chromium layer, in particular galvanically applied, is very suitable proven.
Es kann aber auch eine solche Anordnung gewählt werden, bei der Chrom in pulyerfürmigem Zustand verwendet wird. Zur besseren Haftung des Chroms am Verdampfer wird zweckmäßigerweise vor dem Aufheizen ein geringer Zusatz von Gold oder einem anderen bei der Chrom-Aufdampftemperatur nicht wesentlich verdampfenden Metall beigemischt.However, such an arrangement can also be selected at the chrome is used in a powdery state. For better Adhesion of the chrome to the evaporator is expedient before heating a small addition of gold or a mixed with other metals that do not evaporate significantly at the chromium vapor deposition temperature.
Die Verwendung von gesintertem oder gewalztem Chromblech als Verdampfer bietet eine weitere Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The use of sintered or rolled chrome sheet as Vaporizer offers another way to do it of the method according to the invention.
In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, die Verdampfertemperatur auf ungefähr 1200 C einzustellen und nine Chromschicht in einer Schichtstärke von < 0,1 /U aufzudampfen. In a further development of the inventive concept, provision is made for the evaporator temperature to be set to approximately 1200 ° C. and nine chrome layer in a layer thickness of <0.1 / U.
Grundsätzlich kann Chrom auch durch Kathodenzerstäubung, z.I3. in Wasserstoff, bei ca. 10 Torr aufgebracht werden. Dabei dürfte jedoch der stetige Übergang zu dem zweiten"Metall etwas schwieriger herstellbar sein. bäq ORIGINALIn principle, chromium can also be produced by cathode sputtering, e.g. I3. in hydrogen, at about 10 Torr. However, the steady transition to the second "metal" should be a little more difficult to manufacture. Bä q ORIGINAL
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Bs liegt im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die zweite Metallschicht, die vorzugsweise aus Silber besteht, durch Aufdampfen bei einem Druck < 1O~J Torr zu erzeugen und 'in einer Schichtstärke von ungefähr 5/U herzustellen. Diese Kontakte können untereinander oder mit in gleicher Weise auf eine Passivierungsschicht festhaftend aufgedampften Kontaktierflecken durch Leitbahnen verbunden werden. ,Teile der Leitbahnen können evtl. unter Verwendung von Fotolack galvanisch verstärkt werden, insbesondere wenn kleine oder komplizierte Geometrien ein dickeres Bedampfen durch gestanzte Masken nicht erlauben.It is within the scope of the method according to the invention to produce the second metal layer, which preferably consists of silver, by vapor deposition at a pressure of < 10 ~ J Torr and to produce it in a layer thickness of approximately 5 / rev. These contacts can be connected to one another or to contact pads that are firmly adhered to a passivation layer by means of interconnects. Parts of the interconnects can possibly be reinforced by electroplating using photoresist, especially if small or complex geometries do not allow thicker vapor deposition through punched masks.
Um. die Haftfestigkeit der Chromschicht auf dem Halbleitermaterial noch zu erhöhen, ist es von Vorteil, vor dem Abscheiden der Metallschichten eine Oberflächenreinigung mittels gepufferter Flußsäurelösung und anschließender Spülung in destilliertem Wasser durchzuführen und anschließend das Halbleitermaterial bei 350 - 400° C in 10 - 20 Sekunden auszüheizen.Around. the adhesive strength of the chromium layer on the semiconductor material To increase this, it is advantageous to carry out a surface cleaning by means of a buffered surface before the metal layers are deposited Carry out hydrofluoric acid solution and subsequent rinsing in distilled water and then the semiconductor material bake out at 350 - 400 ° C in 10 - 20 seconds.
Bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften sind Chromkontakte als Ohm'sche Kontakte nur auf sehr niederohmigea Silicium, d.lu im wesentlichen auf Diffusionsschichten mit hoher Oberflächenkonzentration, und auf den üblichen Epitaxiesubstraten geeignet. Während beispielsweise nichteinlegierte Goldkontakte ' auf p-dotiertem Silicium bis zu einigen Ohm.cm (ca. 10 cm ) brauchbar sind, werden bei Chromkontakten auf p-Silicium mitIn terms of their electrical properties, chrome contacts are as ohmic contacts only on very low-ohmic silicon, d.lu essentially on diffusion layers with high surface concentration, and suitable on the usual epitaxial substrates. For example, while non-alloyed gold contacts' on p-doped silicon up to a few ohms cm (approx. 10 cm) are useful in the case of chromium contacts on p-silicon with
17 — 3 einer Oberflächenkonzentration von 5·10 cm Übergangswider-17 - 3 a surface concentration of 5 x 10 cm transition resistance
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stände von etwa 10 - 5° Ohm bei einer Fläche von 300yU 0 festgestellt. Andererseits ist auf n-Silicium der Goldkontakt nur bei hoher Dotierung ( > 10** cm~J) als Ohm'scher Kontakt braucl·.- ,levels of about 10 - 5 ohms with an area of 300yU 0 were found. On the other hand, the gold contact on n-silicon is only required as an ohmic contact with high doping (> 10 ** cm ~ J).
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bar, während Chrom' erst unter etwa 10 cm anfängt, gleichrichtende Metallhalbleiterkontakte zu ergeben«bar, while chromium only starts below about 10 cm, rectifying To produce metal semiconductor contacts "
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß Chrom besser als Gold zur Herstellung gleichrichtender Metallhalbleiterkontakte auf »-Silicium geeignet ist, wenn aus dem Verlauf der Spännungsabhängigkeit der Kapazität einer Aufdairpf schicht die Dotierungsverteilung, beispielsweise in Epitaxieschichten, bestimmt werden soll.Another advantage of the method according to the invention is that Chromium is better than gold for making rectifying metal semiconductor contacts on »-silicon is suitable if from the course of the voltage dependency of the capacitance of a Aufdairpf layer the doping distribution, for example in epitaxial layers, is to be determined.
Bei Verwendung von Germanium als Halbleitermaterial liegen die Verhältnisse ähnlich.When germanium is used as a semiconductor material, the situation is similar.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind darin y. sehen, dai3 die Kontakte gegebenenfalls auch die mit einer Glasauf Schmelzung verbundenen hohen Temperaturen überstehen und sowohl auf Halbleiteroberflachen als auch auf Passivierungsschichten gut haften. Diese Eigenschaft kann auch boi der Herstellung von Leitbahnen auf Isolatoren ausgenützt werden0 Further advantages of the method according to the invention are y therein. see that the contacts may withstand the high temperatures associated with melting glass and adhere well to both semiconductor surfaces and passivation layers. This property can also be used for the production of interconnects on insulators 0
Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich deshalb in besonders vorteilhafter Weise zur Herstellung von elektrischen, mehrpoligen Bauelementen, beispielsweise Widerständen und Kondensatoren. The method according to the invention is therefore particularly suitable advantageously for the production of electrical, multi-pole components, such as resistors and capacitors.
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Es ist aber ebenso vorteilhaft anwendbar bei der Fertigung von gedruckten sowie integrierten Schaltungen.However, it can also be used advantageously in production of printed and integrated circuits.
Mit Hilfe des e-rfindungsgemUßen Verfahrens kann die Herstellunf; von Hai blei-terbauelementen, insbesondere von Mikrohalbleiterbauelementen, beispielsweise von Silicium-Planartransistoren und -dioden, die auf einer Halbleiterscheibe untergebracht sind und vor der Montage auf ihren Sockel durch entsprechendes Zerteilen in die einzelnen Bauelemente erhalten werden, sehr rationell und ohne großen Aufwandt gestaltet werden. Dabei ist die Ausbeute an qualitativ guten Bauelementen erheblich größer als dies nach den bisher üblichen Verfahren möglich'.warν .With the aid of the method according to the invention, the production; of shark lead components, in particular of micro-semiconductor components, for example silicon planar transistors and diodes which are accommodated on a semiconductor wafer and before mounting on their base by dividing them accordingly can be obtained in the individual components, designed very efficiently and without great effort. Here is the Yield of good quality components significantly greater than this was possible according to the usual procedures.
Im Folgenden soll die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispieicn und der Figuren 1-6, aus denen weitere Einzelheiten und Vorteile hervorgehen, näher erläutert werden.In the following, the invention will be based on exemplary embodiments and FIGS. 1-6, from which further details and advantages emerge, are explained in more detail.
In Fig. 1 ist im Schnitt eine p-dotierte Siliciumeinkristallscheibe 1 gezeigt, in welcher durch Diffusion mittels einer n-dotierenden Substanz, beispielsweise Phosphor, ein pn-übergang 2 erzeugt worden ist* Die Halbleiterkristallscheibe wurde erfindunir>sgemäß mit einer Chromschicht 3 versehen, auf die eine weitere Metallschicht 4, beispielsweise aus Silber bestehend, aufgebracht wurde. Diese, Kristallscheibe dient zur Herstellung von Dioden in Glasgehäusen. .Has been in Fig. 1 in section, a p-doped Siliciumeinkristallscheibe 1 is shown, in which doped n-through diffusion by means of a substance such as phosphorus, a pn junction generates 2 * The semiconductor crystal wafer was erfinduni r> convention under provided with a chromium layer 3 , to which a further metal layer 4, for example consisting of silver, has been applied. This crystal disc is used to manufacture diodes in glass housings. .
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Vor dem Metallbedampfungsprozeß wird der mit der Dotierung versehene llalbleiterkristalX einer kurzen Oberflächenreinigung durch Abätzen von gestörtem Kristallmaterial in gepufferter Flußsäure und anschließender gründlicher Spülung in destilliertem Wasser unterzogen. Nach einem kurzen, etwa 10-20 Sekunden lanzen Ausheizen bei 350 - 400° C werden die Kristallscheiben sofort in eine aus dem Rezipienten 11 bestehende Aufdampfapparatur, wie in Fig. 2 abgebildet, eingebracht. An dio Aufdampfapparatur ist bei dem mit 12 bezeichneten Pfeil eine Öldiffusionspumpe angeschlossen. Zur Verkürzung der Pumpzeiten und zur Verringerung des Öldampfdruckes wird der Rezipient 11 beim Evakuieren mit heiiäem Wasser geheizt, welches dann beim Aufdampfprozeß durch Leitungswasser normaler Temperatur oder durch flüssigen Stickstoff ersetzt wird. Als Verdampfer für Chrom wird ein Schiffchen 13 aus Wolframband verwendet, in welches Chrom in Pulverform eingefüllt wird. Das Chrom haftet besser am Verdampfer, wenn vor dem Aufheizen etwas Gold beigemischt worden ist. Das Schiffchen mit dem Chrom und dem geringen Goldzusatz wird nun bei geschlossene!' Blende^ mittels der Stromzuführungen 10 auf eine Temperatur von ca. 1200° C gebracht} durch Messung des lonenstroms mittels einer* Elektrode 36 und eines Mikroampermeters wird eine geeignete Aufdampfgeschwindigkeit eingestellt. Zuerst wird bei einem Druck < 10"* Torr eine sehr dünne Chromschicht 3 von beispielsweise 0,1 /U Dicke aufgedampft, wobei die Schichtdicke mit einer Fotozelle 27 kontrolliert wird, die hinter einer Glasscheibe 2& angeordnet istBefore the metal vapor deposition process, the semiconductor crystal provided with the doping is subjected to a brief surface cleaning by etching off disturbed crystal material in buffered hydrofluoric acid and subsequent thorough rinsing in distilled water. After a short, about 10-20 seconds lance heating at 350-400 ° C., the crystal disks are immediately placed in a vapor deposition apparatus consisting of the recipient 11, as shown in FIG. An oil diffusion pump is connected to the vapor deposition apparatus at the arrow labeled 12. To shorten the pumping times and to reduce the oil vapor pressure, the recipient 11 is heated with hot water during evacuation, which is then replaced by tap water at normal temperature or by liquid nitrogen during the evaporation process. A boat 13 made of tungsten tape is used as an evaporator for chromium, into which chromium is poured in powder form. The chrome adheres better to the evaporator if a little gold has been added before heating. The boat with the chrome and the little added gold is now closed! ' Aperture ^ brought to a temperature of approx. 1200 ° C. by means of the power supply lines 10} a suitable vapor deposition rate is set by measuring the ionic current by means of an electrode 36 and a microamperometer. First, at a pressure <10 "* Torr, a very thin chrome layer 3, for example 0.1 / U thickness, is vapor-deposited, the layer thickness being controlled with a photocell 27, which is arranged behind a pane of glass 2 &
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und auf das Licht vom glühenden Chromschiffchen 13 anspricht. Wenn der Fotostrom nach etwa 5 - 20 Sekunden auf die Hälfte abgesunken ist, wird die mitteile der Stromzuführungen 20 betriebene Heizung des mit Silber beschickten, neben dem Wolfrarr.-schiffellen 13 angeordneten Molybdänschiffchens 14 eingeschaltet, ■ so daß kurze Zeit beide Metalle gleichzeitig aufgedampft werden» Dadurch ist die gute Haftfestigkeit de'r zweiten Metallschicht auf der Chromschicht gewährleistet. Schließlich wird nur noch das zweite Metall, z.B. Silber, verdampft und bis zur ge-wünsch-ten Schichtstärke, beispielsweise bis 5/U? auf dem in die Aufdampfmaske 9 eingespannten Halbleitermaterial 1, 2, das mit einem Chromfilm 3 versehen· ist, abgeschieden. Die Abscheidung der Silberschicht 4 (s. Fig. l) dauert bei einer Schichtdicke von 5 /U ungefähr 30 Sekunden»and responds to the light from the glowing chrome boat 13. When the photo current drops to half after about 5 - 20 seconds Has dropped, the parts of the power supply lines 20 are operated Heating of the one charged with silver, next to the tungsten ship 13 arranged molybdenum boat 14 switched on, ■ so that both metals are vaporized at the same time for a short time » This is the good adhesive strength of the second metal layer guaranteed on the chrome layer. Finally, only the second metal, e.g. silver, is evaporated and down to the desired one Layer thickness, for example up to 5 / U? on that in the vapor deposition mask 9 clamped semiconductor material 1, 2, which is provided with a chromium film 3 · deposited. The deposition the silver layer 4 (see Fig. 1) lasts for one layer thickness from 5 / U about 30 seconds »
Durch Verwendung von zwei deckungsgleichen gestanzten Molybdänlnasken, zwischen denen die Kristallscheibe während der Bedampfung gehalten wird und welche beidseitig nur die zum späteren Zerteilen der Systeme vorgesehenen, den Ritzbahnen entsprechenden, etwa 10OyU breiten Streifen abdecken, ist es möglich, die Systeme so zu trennen, daß sie nach dem Brechen nicht an den Motallkontakten aneinander haften. Die beidseitig bedeckten SiliciumkristalIscheiben werden dann mittels eines handelsüblichen Klebstoffs auf eine Glasplatte aufgekittet und durch Kitzen entlang der Kitabahnen in die einzelnen Systeme, zerlegt, die dann in die tilasgehäuse eingebaut werden.By using two congruent punched molybdenum noses, between which the crystal disc is held during the vapor deposition and which on both sides only the later Dividing the systems provided, corresponding to the scoring tracks, cover about 10OyU wide strips, it is possible that To separate systems in such a way that they do not adhere to one another at the motor contacts after breaking. The ones covered on both sides Silicon crystal wafers are then made using a commercially available Adhesive cemented onto a glass plate and broken down into the individual systems by ticking along the kita lanes, which are then built into the tilas housing.
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Eine andere Anordnung, deren Herstellung auch auf dem der Erfindung zugrundeliegenden Verfahren beruht, ist in Fig. 3 abgebildet. Die Anordnung stellt einen Verfahrensschritt einer Siliciuniplanardiode dar, die in ein Miniaturglasgehäuse eingebaut werden soll". In einer p-dotierten Siliciumeinkristallscheibe 1 wurde durch Diffusion aus der Gasphase mittels Phosphor im Dereich eines Oxidfensters 7 eine η-dotierte Zone 2 erzeugt und dabei die Halbloiterkristiilloberflache mit einer glasartigen Phosphoroxidschicht versehen, in die unter erneuter Anwendung der bekannten Fotolacktechnik ein kleineres Fenster 17 konzentrisch zum ersten Fenster 7 zum Anbringen des Kontaktes geätzt wurde, so daß die Teile der Phosphoroxidglasschicht und der Siliciumdioxidschicht auf der Halbleiterkristalloberflache stehenblieben, die in der Figur mit 15 und 5 bezeichnet sind. Der Aufdampfprozeß zum Herstellen des Metallkontakts auf der freigoätzten η-dotierten Zone 2 erfolgt, wie beim Ausführ mgsbeispiel nach Figur 1 beschrieben. Dabei wird durch eine Doppelmaske 6 aus Tantal tmfgedampft, die nach dem Bedampfungsvorgang von der anhaftenden Chrom-Silber-Schicht (3 j 4) durch Ätzen in einem geeigneten Lösungsmittel leicht wieder befreit werden kann. Beim Aufdampfen durch diese Tantalmaske 6 bildet sich auf der η-dotierten Zone 2 eine in Fig. 3 deutlich erkennbare häufenförmige Abscheidung 4 (Höhe mindestens 70/u) des zur spätei*en Kontaktierung vorgesehenen Materials (3j 4). Nach Entfernung der Masken können die Planarsysteme nach Zerteilen der Kristallscheibe in die einzelnenAnother arrangement, the production of which is also based on the method on which the invention is based, is shown in FIG. The arrangement represents a process step of a silicon planar diode, which is to be installed in a miniature glass housing. "In a p-doped silicon single crystal disk 1, an η-doped zone 2 was produced by diffusion from the gas phase by means of phosphorus in the area of an oxide window 7 and the semi-conductor crystal surface with provided a vitreous phosphorus oxide layer, in which a smaller window 17 was etched concentrically to the first window 7 for attaching the contact using again the known photoresist technology, so that the parts of the phosphorus oxide glass layer and the silicon dioxide layer remained on the semiconductor crystal surface, which in the figure with 15 and 5. The vapor deposition process for producing the metal contact on the etched-free η-doped zone 2 takes place as described in the embodiment according to FIG The chrome-silver layer (3 and 4) can easily be freed again by etching in a suitable solvent. During vapor deposition through this tantalum mask 6, a pile-shaped deposit 4 (height at least 70 / u ) of the material (3j 4) provided for late contacting is formed on η-doped zone 2, which can be clearly seen in FIG. 3. After removing the masks, the planar systems can be used after dividing the crystal disk into the individual
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Systeme sofort in* das Glasgehäuse eingebaut werden. Dabei verhindert die häufenförmige Abscheidung der Ohrom-Silber-Kontakte (3, 4) auf del? η-dotierten Zone 2, daß zwischen Kontaktbügel und Ritzbahnen Kurzschlüsse entstehen..Systems can be built into * the glass housing immediately. Included prevents the pile-like deposition of the ear-silver contacts (3, 4) on del? η-doped zone 2 that between Contact clips and scratches short circuits occur.
Figur A zeigt eine Vergrößerung der in Fig. 3 dargestellten Anordnung nach Entfernung der Doppelmaske, wobei die Schichtenfolge der auf dom mit der η-dotierten Zone 2 versehenen Halbleitermaterial 1 aufgebrachten Siliciumdioxidschicht 5, der Phosphoroxidglasschicht 15 und der nach dem erfindungsgemäi3en Vorfahren hergestellten Chrom-Silber-Schicht 3 und 4 sehr gut erkennbar ist. FIG. A shows an enlargement of the arrangement shown in FIG. 3 after removal of the double mask, the layer sequence of the silicon dioxide layer 5 applied to the dome with the η-doped zone 2, the phosphorus oxide glass layer 15 and the chromium-silver produced according to the inventive method -Layer 3 and 4 can be seen very clearly.
In den Figuren 5 und 6 wird gezeigt, wie es mit Hilfe des auf der Lehre der Erfindung beruhenden Verfahrens möglich ist, Kontaktierflecken für Halbleiterbauelemente mit kleinsten Geometrien herzusteilen. In einer p-dotierten Siliciumeinkristallscheibe 1 wurden durch Diffusion aus der Gasphase mittels Phosphor .unter Anwendung bekannter Fotolacktechniken und Diffusionsmaskierung an bestimmten, hierfür vorgesehenen Stellen η-dotierte Zonen.2 erzeugt. Die mit 8 bezeichneten Bereiche an der Halb.leitorkristalloberflache sind die Gebiete, die bei der Freiätzung für die Phosphordiffusion maskiert waren und aus einer passivierenden Siliciumdioxidschicht bestehen. Vor dem Pedampen der Kristallscheibe mit den Metallkontakten wird die über tier n-dotiorten Zone 2 bei der Diffusion entstandeneIn Figures 5 and 6 it is shown how it is done with the help of the teaching of the invention based method is possible, To produce contact patches for semiconductor components with the smallest of geometries. In a p-doped silicon single crystal wafer 1 were made by diffusion from the gas phase by means of phosphorus. Using known photoresist techniques and Diffusion masking is generated at certain points provided for this purpose η-doped zones.2. The areas marked 8 on the semi-conductor crystal surface are the areas which are at the free etching were masked for the phosphorus diffusion and consist of a passivating silicon dioxide layer. before the pedamping of the crystal disc with the metal contacts the one created over tier n-doped zone 2 during diffusion
909827/0800909827/0800
BAD OBIGlNAtBAD OBIGlNAt
ΡΛ 9-/'« 93/792 - 1?« ~ 'ΡΛ 9- / '«93/792 - 1?« ~'
Phosphoroxidglasschicht abgeätzt und die Halbleiterscheibe gangflachig auch auf der Passivierungsschicht wie beim Ausführungsbeispiel in Fig. 1 beschrieben bedampft. In bekannter Weise werden die Kontakte, Loitbahnen und Kontaktflecken mit einem Fotolack abgedeckt und die übrige aufgedampfte Chrom·· und Silberschicht mit einem oder zwei verschiedenen Lösungsmitteln, gegen die der verwendete Fotolack widerstandsfähig ist j abgelöst. So entsteht die in der Figur 5 mit 3 bezeichnete Chromschicht und die mit A bezeichnete Silberschicht. In Fig. ist in Draufsicht die gleiche Anordnung wie in Fig. 5 im Schnitt gezeigt, wobei die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 5 gelten. Diese Art der Bedampfung wird angewendet, wenn Druck und Temperatur beim Kontaktieren für die Systemgeometrie nicht tragbar sind oder wenn durch die sehr geringen geometrischen Abstande eine direkte Kontaktierung nicht durchführbar ist.Phosphorus oxide glass layer etched off and the semiconductor wafer also on the passivation layer as in the exemplary embodiment steamed described in Fig. 1. In well-known Way are the contacts, loit tracks and contact patches with covered with a photoresist and the rest of the vapor-deposited chrome and silver layer with one or two different solvents to which the photoresist used is resistant j is replaced. This creates the one designated by 3 in FIG Chromium layer and the silver layer labeled A. In Fig. is the same arrangement in plan view as in Fig. 5 in section The same reference numerals as in FIG. 5 apply. This type of steaming is used when pressure and temperature when contacting are not acceptable for the system geometry or if due to the very small geometric distances direct contact is not feasible.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Metallkontakte können, wenn erforderlich, auf galvanischem Wege noch verstärkt werden. Wenn hierbei in Sperrichtung geschaltete pn-ilbergange die galvanische Abscheidung behindern, dann kann die oben beschriebene letzte Anwendung der Fototechnik im wesentlichen in umgekehrter Weise angewendet werden, d.h. daß nur die zu verstärkenden Kontakte, Leitbahnen und Kontaktierflächen frei von Fotolack bleiben und galvanisch verstärkt werden, so daß nach Entfernung des Lacks durch eine einfache Ijbcrätzung ohne Abdeckung die für die Galvanik als BrückenThe metal contacts produced by the method according to the invention can, if necessary, galvanically be reinforced. If pn-silver transitions switched in the reverse direction hinder the galvanic deposition, then the last application of the photographic technique described above can be applied essentially in the opposite way, i.e. that only the contacts, interconnects and contact surfaces to be reinforced remain free of photoresist and are galvanically reinforced, so that after removal of the lacquer by a simple Etching without cover for the electroplating as bridges
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BADORlQiNALBADORlQiNAL
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erforderlichen Teile der 'Auf dampf schicht abgetragen werden können, wobei die galvanisch verstärkten Tolle nur unwesentlich angegriffen wex'den.required parts of the 'on vapor layer can be removed, with the galvanically reinforced Tolle only insignificant attacked wex'den.
Der unter der Silberschicht befindliche Chromfilin laßt sich in sehr vorteilhafter Weise wegen seiner Beständigkeit gegen Fluilsäure-Salpetersäure-Gemische auch als Ätzmaske verwenden·The chrome filin under the silver layer can be inserted into very advantageous because of its resistance to Use hydrofluoric acid-nitric acid mixtures as an etching mask
Wenn einzelne Teile, eine Gruppe oder alle Kontakte einer Scheibe an der Oberfläche nicht genügend stark dotiert sind, so daß auf ihnen Ghrom keinen genügenden-sperr-froion Kontakt ergibt, z.B. Basiskontakte aus p-Siliciurn, so können zunächst diese Konteikte mit Fotolacktechnik freigeätzt v/erden. Dann wird die gesamte Oberfläche der Halbleiterscheibe mit einem geeigneten Metall bedampft, das einerseits mit oder ohne Anlegieren einen gewünschten Kontaktcharakter aufweist und auf dem Halbleiter festhaftet, andererseits aber so lose auf der Oxidglasschicht haftet, daß die auf dieser aufgedampften Teile z.B, ohne Anwendung einer Abdeckung in einem Ultraschallbad entfernt werden können. Anschließend ex'folgt die Kontaktierung und das Aufbringen von Leitbahnen und/oder Kontaktflecken in der oben beschriebenen Weise nach dan erfindungsgemäßen Verfahren . If individual parts, a group or all contacts of a Disk are not sufficiently heavily doped on the surface, so that on them Ghrom does not give sufficient-lock-froion contact, E.g. base contacts made of p-silicon, then initially these contacts are etched free with photoresist technology. then the entire surface of the semiconductor wafer is vapor-deposited with a suitable metal, on the one hand with or without alloying has a desired contact character and adheres firmly to the semiconductor, but on the other hand adheres so loosely to the oxide glass layer that the parts vapor-deposited on it e.g., without using a cover in an ultrasonic bath can be removed. Contacting then follows ex ' and the application of interconnects and / or contact pads in in the manner described above according to the method according to the invention.
21 Patentansprüche,21 claims,
9 09827/08009 09827/0800
BAD -BATH -
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |