DE1521057C3 - Verfahren zum Kontaktieren einer Halbleiterzone - Google Patents
Verfahren zum Kontaktieren einer HalbleiterzoneInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren einer Halbleiterzone beliebigen Leitungstyps in
einem Halbleiterkörper aus Silizium, bei dem auf den zu kontaktierenden Oberflächenbereich der Halbleiterzone
eine Nickelschicht und auf die Nickelschicht eine Edelmetallschicht aufgebracht wird.
Ein solches Verfahren ist durch die französische Patentschrift I 213 751 bekannt. Bei diesem bekannten
Verfahren wird auf die Nickeischicht eine Goldschicht aufgebracht, und zwar durch elektrolytische
Abscheidung. Dieses bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß sich keine dicke Metallschicht erzeugen
läßt, die mechanisch hoch belastbar ist unc. die die elektrischen Parameter des Halbleiterbauelementes
nicht negativ beeinflußt und sich außerdcrr für nachträgliche Temperaturbehandlungen bei relativ
hohen Temperaturen ohne Schädigung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Halbleitersystems
eignet. ,... " .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren anzugeben, welches die Nachteile des bekannten Verfahrens nicht aufweist. Zur Lösung dieser
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß
die Nickelschicht aufgedampft wird, daß auf die Nikkeischicht eine Silberschicht aufgedampft wird und
daß auf der aufgedampften Silberschicht ein Silberbelag galvanisch abgeschieden wird.
Durch die deutsche Auslegeschrift 1 004 294 ist es bekannt, auf einen Halbleiterkörper eine Gold-, Platin-
oder Rhodiumschicht durch Ionenaustausch aufzubringen und anschließend diese Schicht durch eine
Silberschicht galvanisch zu verstärken. Durch die US-Patentschrift 3 268 309 ist es weiterhin bekannt
auf einen Halbleiterkörper eine Nickelschicht aufzubringen und auf diese Nickelschicht eine Goldschicht
wobei jedoch eine Zwischenschicht aus Kupfer vor gesehen ist. Durch die OE-PS 2 131 OO^Ist es bekannt,
auf eine auf einem Halbleiterkörper befindliche Nickelschicht eine weitere Nickelschicht aufzu
bringen und auf der weiteren Nickelschicht eint Goldschicht stromlos abzuscheiden.
Durch die DE-AS 1 118 361 ist es bekannt, einer. Halbleiterkörper aus Silizium mittels einer Nickelschicht
zu kontaktieren und diese Nickelschicht au: den Halbleiterkörper) ■ aufzudampfen. Durch die
GB-PS 839 082 ist es bekannt, auf einen schlech lötbaren Kontakt Silber aufzudampfen. Durch die
Zeitschrift »Electronics« vom 28. 6. 1965, Seite 68 ist es bekannt, bei Planaranordnungen die Elektroder
mit Hilfe von Kugeln zu kontaktieren, die ihrerscit:
*° mit Leitbahnen auf einer IsolierstofTplatte verbundei
werden. Durch die US-PS 3 241 931 ist es bekannt auf eine schlecht lötbare Chromschicht eine Silber
schicht galvanisch aufzubringen.
Durch die FR-PS 1 430 595 ist es schließlich bc kannt, zur Herstellung eines Schottky-Kontakte
zunächst eine erste Metallschicht aus Chrom ode Titan auf einen Siliziumkörper aufzubringen. Au
diese Metallschicht wird eine zweite Schicht au Palladium oder einem ähnlichen Metall aufgebracht
während als dritte Schicht eine starke Goldschich oder eine Doppelschicht aus Silber mit einer darübc
befindlichen Goldschicht vorgesehen ist. Um de: sperrenden Kontakt mit dem Silizium zu erzeuger
wird das Palladium mittels einer entsprechende Wärmebehandlung von beispielsweise 400° C durc
die erste Schicht aus Chrom oder Titan durchlegien Die Erfindung findet beispielsweise mit Erfolg Ix
der Kontaktierung von Planaranordnungen wie Pia
nardioden oder Planartransistoren Anwendung. Di
Erfindung hat den Vorteil, daß Zonen beliebigen Le: tungstyps, also Zonen von n- als auch von p-leitendcr
Halbleitermaterial, mit dem gleichen Kontaktmateri; kontaktiert werden können. Dabei hat die Verbir
dung von Halbleiter- und Kontaktmaterial einen seh hohen Schmelzpunkt, so daß der Halblciterkörpc
beim Montieren sehr hohen Temperaturen ausgcsct: werden kann. Außerdem sind die Kontakte thermisc
ermüdungsfest.
Die Nickel- und die Silberschicht werden beispielsweise bei einer Temperatur der Siliziumscheibe von
600 bis 700° C aufgedampft. Die Aufdampfzeit beträgt beispielsweise 10 Minuten. Für die aufgedampften
Nickel- und Silberschichten empfehlen sich z. B. Schichtdicken von 0,3 bis 0,6 μΐη.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Bei der Herstellung einer Planardiode geht man nach Fig. 1 von einem η'-leitenden Halbleiterkörper
1 aus Silizium aus. Auf den Halbleiterkörper I, der als Substrat Verwendung findet, wird nach Fig. 1
eine epitaktische Schicht 2 aus Silizium aufgebracht, die ebenfalls den n-Leitungstyp aufweist, jedoch
schwächer dotiert ist als der Halbleitergrundkörper 1.
Zur Herstellung einer Halbleiterzone 3 vom p-Leitungstyp wird die Oberfläche der epitaktischen
Schicht 2 gemäß Fig. 2 mit einer diffusionshemmenden
Schicht 4 versehen, die beispielsweise aus Siliziumdioxid oder aus Siliziumnitrid besteht.
In diese diffusionshemmende Schicht 4 wird nach Fig. 2 ein Diffusionsfenster 5 eingebracht, durch das
die tlalbleitei/one 3 vom p-Leitiingstyp in die cpitaklische
Schicht 2 vom n-I.eitungstyp eindiffundiert wird.
Nach I· ig. 3 erfolgt die Kontaktierung der Halbleiterzone
3 vom p-Lcitungstyp dadurch, daß auf die Oberfläche der p-Zone im Bereich des Diffusionsfensters
zunächst eine Nickelschicht 6 und unmittelbar anschließend daran eine Silberschicht 7 aufgedampft
werden, so daß man zur Kontaktierung eine Nickelschicht mit einer darüber befindlichen Silberschicht
erhält. Die Aufdampftemperatur beträgt beim Aufdampfen beider Schichten beispielsweise
<>()<) bis 700" C, während der Aufdampfprozeß bei beiden Schichten ungefähr K) Minuten dauert. Sowohl für
die Nickel- als auch für die Silberschicht empfehlen sich Schichtdicken von 0,3 bis 0,6 μτη.
Auf der aufgedampften Silberschicht wird nach Fig. 3 schließlich noch ein Silberbelag 8 galvanisch
abgeschieden, der sich auch seitlich auf die diffusionshemmende Schicht erstreckt. Dieser Silberbelag erhebt
sich so weit über die Halbleiteroberfläche sowie auch über die diffusionshemmende Schicht, daß er und
damit auch die Halbleiterzone 3 vom p-Leitungstyp - in einfacher Weise durch einen aufgesetzten
Kontakt kontaktiert werden kann.
Die fertige und in einem Halbleitergehäuse untergebrachte Planardiode zeigt die Fig. 4. Das Halbleitergehäuse
besteht im Ausführungsbeispiel aus einem Glasröhrchen 9, in dessen Enden auf beiden Seiten
die Kupfer-Mantel-Drähte 10 und 11 eingeschmolzen sind. Zwischen den beiden Kupfer-Mantel-Drähten
mit einem Eisen-Nickel-Kern befindet sich das Halbleitersystem, das durch die beiden Kupfer-Mantel-Drähte
kontaktiert wird. Währond durch den Kupler-Mantel-Draht
10 der Silberbelag 8 und damit die
1S p-Zone in der auf dem Siliziumkörper befindlichen
epitaktischen Schicht aus Silizium kontaktiert wird, erfolgt die Kontaktierung des Halbleitergrundkörpers
1 durch den Kupfer-Mantel-Draht 11, auf dem der Halbleiterkörper unter Verwendung einer auf gedampften
Nickel-Silber-Schicht aufliegt. Genau auf dieselbe Weise wird verfahren, wenn an Stelle der
oben beschriebenen p-leitenden Zone eine n-!eitende Zone mit einem Nickel-Silber-Silber-Kontakt versehen
wird.
Die Planardiode der Fig. 3 stellt eine sehr stabile.
Halbleiteranordnung dar, da einerseits der Kontakt zwischen dem Silberbelag und dem Kupfer-Mantel-Draht
10 sowie der KoiTtakt zwischen dem Halbleiterkörper und dem Kupfer-Mantel-Draht 11 sehr gut
sind, andererseits aber auch die Kupfer-Mantel-Drähte vakuumdicht mit der Glasrohre 9 verschmolzen
sind.
Aus der Planaranordnung der Fig. 2 erhält man
in einfacher Weise einen Transistor, wenn ebenfalls nach der Planartechnik in die p-leitende Halbleiterzone
3 noch eine Halbleiterzone vom n-Leitungstyp eingebracht wird, die als Emitterzone Anwendung
findet, während die Halbleiterzone 3 vom p-Leitungstyp dann, als Basiszone dient. Analog der im
Ausführungsbeispiel beschriebenen Planardiode können auch bei einem Transistor Halbleiterzonen wie
beispielsweise die Emitter- oder Basiszone kontaktiert werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zum Kontaktieren einer Halbleiterzone
beliebigen Leitungstyps in einem Halbleiterkörper aus Sili/ium, bei dem auf den zu kontaktierenden
Oberflächenbereich der Halbleiterzone eine Nickelschicht und auf die Nickelschicht eine
Edelmetallschicht aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickeischicht aufgedampft
wird, daß auf die Nickelschicht eine Silberschicht aufgedampft wird und daß auf der aufgedampften
Silberschicht ein Silberbelag galvanisch abgeschieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel- und die Silberschicht
bei einer Temperatur des Halbleiterkörpers von 600 bis 700° C aufgedampft werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufdampfzeit K) Minuten
beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke
der aufgedampften Nickel- und Silberschicht 0,3 bis 0,6 ,um beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung einer Planardiode, dadurch gekennzeichnet,
daß durch ein Diffusionsfenster in einer auf einem Halbleiterkörper vom bestimmten
Leitungstyp befindlichen diffusionshemmenden Schicht eine Zone vom entgegensetzten Leitungstyp in den Halbleiterkörper eindiffundiert wird,
und daß anschließend auf den zu kontaktierenden Oberflächenbereich der Zone vom entgegengesetzten
Leitungstyp eine Nickelschicht und auf die Nickelschicht eine Silberschicht aufgedampft werden
und daß auf der aufgedampften Silberschicht ein Silberbelag galvanisch abgeschieden wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterzone vom entgegengesetzten
Leitungstyp in eine auf einem Halbleitergrundkörper befindliche epitaktische Schicht
vom Leitungstyp des Halbleitergrundkörpers eindiffundiert wird, deren Leitfähigkeit jedoch geringer
ist als die des Halbleitergrundkörpers.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch seine
Verwendung zur Kontaktierung n- oder p-leitender Halbleiterzonen von Planardioden oder Planartransistoren.
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