DE1614583C3 - Verfahren zum Herstellen einer Kontaktmetallschicht für eine mit mindestens einem pn-übergang versehene Halbleiteranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Verfahren dieser Art sind z. B. aus der DT-AS 1122 635 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Verfahren zur galvanoplastischen Herstellung von Kontaktierungen auf Halbleiterkörpern für Halbleiteranordnungen, wobei örtliche Stellen der Oberfläche des Halbleiterkörpers geätzt und anschließend galvanisiert werden, ist vorgesehenen, daß ein mit Photoresistlack überzogenes, geätztes Halbleiterplättchen an den das Kontaktmaterial aufzubringenden Stellen freigelegt, diese Stellen mit einem galvanischen Bad durch anodische Schaltung zunächst bis zu einer gewünschten Tiefe geätzt, anschließend durch kathodische Schaltung in demselben Bad Metall abgeschieden wird und schließlich nach Entfernung des Photoresistlackes das abgeschiedene Metall durch Erhitzen in das Halbleitermaterial einlegiert wird. Ferner ist in der NL-OS 66 02 549 ebenfalls ein Verfahren beschrieben, bei dem die Oberfläche eines elektronischen Bauelements mit einer — Öffnungen aufweisenden — Isolierschicht versehen wird und darauf eine Kontaktmetallschicht, beispielsweise aus Silber, aufgedampft wird, die ungefähr 6000 A stark ist. Diese Kontaktmetallschicht wird direkt und ohne Zwischenschaltung einer Hilfsmetallschicht aufgebracht.

Die bekannten Verfahren lassen sich jedoch nicht so ohne Weiteres anwenden, wenn es sich um die galvanische Kontaktierung einer bereits mit pn-Übergängen versehenen Vorrichtung handelt, die infolge ihrer gleichrichtenden Wirkung zu unterschiedlicher Abscheidung führen. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die bekannten Verfahren in technischer und ökonomischer Hinsicht dadurch zu verbessern, daß bei der galvanischen Abscheidung der Kontaktmetallschicht der Galvanisierungsstrom nicht über den

Halbleiter geführt werden muß.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst.

Die Erfindung soll anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert werden.

In Fig. 1 ist ein in üblicher Weise nach der Planartechnik erzeugter Transistor dargestellt. Demgemäß ist die mit den pn-Übergängen versehene Seite des Halbleiterkristalls 1 des Transistors mit einer bei der Herstellung der pn-Übergänge als Diffusionsmaske verwendeten SKVSchicht bedeckt. Das durch die Diffusionsvorgänge unbeeinflußt gebliebene und p- oder η-leitende Materia! des Halbleiterkristalles bildet die Kollektorzone. In diese ist die Basiszone 3 und in letztere die Emitterzone 4 eingelassen. Zum Zwecke der Kontaktierung dieser Anordnung wird nun das vorliegende Verfahren angewendet.

Hierzu kann zunächst die maskierende Schicht 2 entfernt werden. Besteht diese aus Siliciumdioxid, so kann sie mit gepufferter Flußsäurelösung weggeätzt werden. Eine aus Siliciumnitrid bestehende Diffusionsmaske 2 verlangt hingegen konzentrierte Flußsäure oder heiße Orthophosphorsäure. Zu beachten ist dabei, daß das Halbleitermaterial nicht mit abgetragen wird. Die das System der Zonen 3 und 4 tragende Seite Γ des Halbleiterkristalls 1 wird nun mit einer dünnen, insbesondere aufgedampften, Hilfsmetallschicht 5 eines sich mit der Halbleiteroberfläche mechanisch verbindenden Metalles versehen. Beispielsweise besteht sie aus Gold oder Silber. Es genügt, wenn diese Hilfsmetallschicht eine Stärke von Bruchteilen eines um aufweist. Diese Schicht dient, wie noch ersichtlich, der elektrischen Kontaktierung. Sie erstreckt sich über alle zu kontaktierenden Stellen und somit auch über die pn-Übergänge zwischen den Zonen 1, 2 und 3 in Form einer zusammenhängenden Schicht. Da die Stärke dieser Schicht extrem gering sein darf, ist der technische, insbesondere auch zeitliche Aufwand bei ihrer Herstellung klein, so daß der technische Vorteil gegenüber einem Verfahren, das die gesamte Kontaktierung durch Aufdampfen herstellt, bereits aus diesem Grunde erkennbar wird.

Zur Herstellung der eigentlichen Kontaktmetallschicht wird nun auf die Hilfsmetallschicht 5 eine Photolackschicht 6 aufgebracht, welche die eigentlichen Kontaktierungsstellen freiläßt. Es empfiehlt sich, wenn die Schichtdicke des Photolacks auf etwa 20 — 40 μΐη, vorzugsweise auf 25 — 30 μίτι, eingestellt wird, weil sonst die Strukturgenauigkeit der Photolackmaske ungünstiger wird. Eine nicht zu große, etwa 50 cSt betragende Viskosität des Photolacks erleichtert die Erzeugung einer solchen Schicht, insbesondere, wenn man sie unter Anwendung von Zentrifugalkräften aufbringt. Die '■ Photolackschicht 6 wird dann in bekannter Weise selektiv belichtet und entwickelt, so daß schließlich die ; entstandene Photolackmaske die gesamte Hilfsmetallschicht 5 mit Ausnahme der durch die Galvanisierung zu verstärkenden Kontaktierstellen bedeckt.

Die Hilfsmetallschicht 5 wird schließlich mit einer Elektrode 7 versehen. Im Galvanisierungsbad 8 wird diese Schicht dann an Kathodenpotential zu einer ebenfalls in das Galvanisierungsbad tauchenden Gegenelektrode 9 gelegt. Den erforderlichen Galvanisierungsstrom liefert die Stromquelle 10. Nach Erreichung der gewünschten Stärke der galvanischen Kontaktmetallschicht an den zu kontaktierenden Stellen, die beispielsweise 80—100 μιη betragen kann, wird die Halbleiteranordnung mit Wasser gespült, von der

Photolackschicht 6 befreit, was beispielsweise durch Behandeln mit Aceton geschehen kann. Dann müssen die außerhalb der zu kontaktierenden Stellen ti sich erstreckenden, die pn-Übergänge kurzschließenden Teile der Hilfsmetallschicht 5 durch Behandeln mit einer geeigneten Ätzlösung, z. B. Königswasser, bis zum Verschwinden des Kurzschlusses entfernt werden. Die Halbleiteroberfläche kann dann erneut mit einer isolierenden, z. B. aufgedampften, Isolierschicht aus S1O2 oder S13N4 zum Schütze und zur Stabilisierung der elektrischen Eigenschaften versehen werden, welche die Kontakte ti unbedeckt läßt. Sie ist mit 12 bezeichnet.

Ebenso vorteilhaft wie die beschriebene Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine zweite Variante sein, bei der eine, die den Ausgangspunkt des Verfahrens bildende maskierende Schutzschicht 2 nicht entfernt wird. Dann wird die Hilfsmetallschicht 5 unmittelbar nicht nur auf die freiliegenden Teile der Halbleiteroberfläche 1'einer Anordnung gemäß Fig. 1, sondern auch auf die Maskierung 2 aufgebracht. Anschließend wird die zusammenhängende Metallschicht 5 mit einer Elektrode 7 versehen und in der bereits beschriebenen Weise mit der Photolackmaske 6 abgedeckt. Die auf diese Weise erhaltene Anordnung wird wieder im galvanischen Bad behandelt und nach erfolgter Galvanisierung von der Photolackschicht und den außerhalb der Kontaktstellen 11 befindlichen Teilen der Hilfsmetallschicht 5 befreit. Es entsteht auf diese Weise wieder eine der Fig.4 entsprechende Anordnung, bei der jedoch die Schutzschicht 12 von der ursprünglichen Maskierung einer Anordnung gem. F i g. 1 gebildet ist.

Zusammenfassend kann also festgestellt werden: Bei dem beanspruchten Verfahren werden die dem den zu kontaktierenden Systemen versehenen Halbleiterkristalle auf der die Systeme enthaltenden Seite ganzflächig mit einem Metall, z. B. Gold, bedampft. Die Oxidschicht, die — von einem oder mehreren vorangegangenen Bearbeitungsprozessen stammend — sich noch an der Halbleiteroberfläche befindet, braucht hierbei nicht entfernt zu werden. Auf die Hilfsmetallschicht wird durch Auftropfen eines Fotolacks von geringer Viskosität (z. B. 50 cSt) eine lichtempfindliche Schicht der gewünschten Stärke, z. B. 30 μηι, erzeugt. Diese wird nach Trocknung, z. B. in einem belüfteten Trockenschrank, in bekannter Weise mit UV-Licht derart belichtet, daß nach erfolgter Entwicklung gerade die mit einer Kontaktmetallschicht zu versehenden Stellen der Hilfsmetallschicht freiliegen, während die übrigen Teile der Halbleiteroberfläche und der Hilfsmetallschicht abgedeckt bleiben.

Zur galvanischen Behandlung werden die Halbleiterkristalle auf eine Halte- und Kontaktiervorrichtung, z. B. einen Rahmen mit aufgelöteten Klemmen, aufgehordet und rückseitig mit Abdecklack belegt. Um eine gute Haftfestigkeit der Kontaktmetallschichten zu erreichen, ist eine Aktivierung der zu galvanisierenden Stellen durch eine 5 Sekunden lange kathodische Behandlung der Halbleiterkristalle in einem handelsüblichen elektrolytischen Entfettungsbad bei etwa 8 V wünschenswert. Anschließend wird in einem galvanischen Metallisierungsbad, z. B. einem Silber in Form von Silbernitrat mit je einem Metallgehalt von 30 g/l und einem Cyanidgehalt von 40 g/l KCN enthaltenden Elektrolyten, bei einer Stromdichte von etwa 20 mA je Halbleiterscheibe mit einer Fläche von ca. 4,5 cm² (wovon '/3 zu galvanisieren ist) unter dauernder Bewegung des Bades galvanisiert. Es empfiehlt sich, dem Bad einen hohen Glanzstoffgehalt zu geben und außerdem pulsierenden Gleichstrom (wie man ihn durch Einweggleichrichtung erhält) für die Galvanisierung anzuwenden im Interesse der Erzielung einer glatten Metalloberfläche.

Nach Erreichung der gewünschten Höhe der Kontaktmetallschicht, z. B. 80 μπι und mehr, wird die Horde mit den scheibenförmigen Halbleiterkristallen dem Galvanisierungsbad entnommen und mit Wasser gespült. Nach Entfernung des Foto- und Abdecklacks von der Oberfläche der Hableiterkristalle durch ein Lösungsmittel, z. B. Aceton, werden die um die Kontaktmetallschichten liegenden Teile der Hilfsmetallschicht chemisch entfernt. Die Halbleiterkristalle werden dann in üblicher Weise weiter verarbeitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Kontaktmetallschicht für eine — insbesondere nach der Planartechnik — mit mindestens einem pn-Übergang versehene Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkristall, dessen Oberfläche mit Ausnahme der mit den zu kontaktierenden Stellen mit einer Photolackmaske abgedeckt und an den nicht abgedeckten Stellen mit einer Kontaktmetallschicht durch galvanische Abscheidung versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Halbleiterkristalls zunächst mit einer dünnen aufgedampften Hilfsmetallschicht versehen, auf dieser Hilfsmetallschicht die Photolackmaske und an den nicht von der Photolackmaske bedeckten Stellen die die elektrischen Anschlüsse bildende Kontaktmetallschicht galvanisch abgeschieden und nach Entfernung der Photolackmaske die über die elektrischen Anschlüsse hinausragenden Teile der aufgedampften dünnen Hilfsmetallschicht wieder fortgeätzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die galvanische Abscheidung der Kontaktmetallschicht ein cyanidisches. glanzstoffhaltiges Bad, insbesondere Silber- oder Goldbad, verwendet wird.